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WO2008104559A1 - Method for the production of polyunsaturated fatty acids in transgenic organisms - Google Patents

Method for the production of polyunsaturated fatty acids in transgenic organisms Download PDF

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Publication number
WO2008104559A1
WO2008104559A1 PCT/EP2008/052358 EP2008052358W WO2008104559A1 WO 2008104559 A1 WO2008104559 A1 WO 2008104559A1 EP 2008052358 W EP2008052358 W EP 2008052358W WO 2008104559 A1 WO2008104559 A1 WO 2008104559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acid
desaturase
nucleic acid
fatty acids
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/052358
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Amine Abbadi
Ivo Feussner
Mareike Hoffmann
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.)
NORDDEUTSCHE PFLANZENZUCHT
Georg August Universitaet Goettingen
Original Assignee
NORDDEUTSCHE PFLANZENZUCHT
Georg August Universitaet Goettingen
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 NORDDEUTSCHE PFLANZENZUCHT, Georg August Universitaet Goettingen filed Critical NORDDEUTSCHE PFLANZENZUCHT
Publication of WO2008104559A1 publication Critical patent/WO2008104559A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0071Oxidoreductases (1.) acting on paired donors with incorporation of molecular oxygen (1.14)
    • C12N9/0083Miscellaneous (1.14.99)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23DEDIBLE OILS OR FATS, e.g. MARGARINES, SHORTENINGS OR COOKING OILS
    • A23D9/00Other edible oils or fats, e.g. shortenings or cooking oils
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K20/00Accessory food factors for animal feeding-stuffs
    • A23K20/10Organic substances
    • A23K20/158Fatty acids; Fats; Products containing oils or fats
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • C12N15/8247Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine involving modified lipid metabolism, e.g. seed oil composition
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23VINDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of polyunsaturated fatty acids, in particular long-chain polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid, in a transgenic organism by introducing into the organism nucleic acids which are suitable for polypeptides having ⁇ 6-desaturase, ⁇ 6-elongase and / or ⁇ 5-desaturase activity.
  • the ⁇ 6-desaturase and ⁇ 5-desaturase are from Mantoniella squamata and the ⁇ 6 elongase is from Physcomitrella patens.
  • a gene which codes for a ⁇ 3-desaturase is also expressed in the organism.
  • further nucleic acid sequences coding for polypeptides of the biosynthesis of the fatty acid and lipid metabolism can be expressed in the organism.
  • Particularly advantageous for this purpose are the nucleic acid sequences which code for a ⁇ 8-desaturase, ⁇ 12-desaturase, ⁇ 15-desaturase, ⁇ 4-desaturase, ⁇ 9-elongase and / or ⁇ 5-elongase activity.
  • the invention further relates to the nucleic acid sequences according to the invention, vectors comprising the nucleic acid sequences and / or the nucleic acid constructs and transgenic organisms containing the abovementioned nucleic acid sequences, nucleic acid constructs and / or vectors. Furthermore, the invention relates to a process for the preparation of oils, lipids and / or triacylglycerides having an increased content of long-chain polyunsaturated fatty acids. Another part of the invention relates to oils, lipids and / or fatty acids prepared by the process according to the invention and their use, in particular the use in feed or food, cosmetics or pharmaceuticals.
  • Fatty acids and triacylglycerides have a variety of uses in the food, animal nutrition, cosmetics and pharmaceutical industries. Depending on whether they are free saturated and unsaturated fatty acids or triacylglycerides with an increased content of saturated or unsaturated fatty acids, they are suitable for a wide variety of applications.
  • Polyunsaturated fatty acids such as linoleic and linolenic acid are essential for - J -
  • polyunsaturated ⁇ 3 fatty acids and 006 fatty acids are an important component of animal and human food.
  • C20 5 ⁇ 5 ' 8 ' n ' 14 ' 17
  • Aspects such as the development of the child's brain, the functionality of the eye, the synthesis of hormones and other signaling substances, as well as the prevention of cardiovascular complaints, cancer and diabetes include. There is therefore a need for the production of polyunsaturated long-chain fatty acids.
  • polyunsaturated fatty acids which are preferred in fish oils
  • DHA polyunsaturated fatty acids
  • EPA baby food are added to increase the nutritional value.
  • the unsaturated fatty acid DHA is thereby attributed a positive effect on the development and maintenance of brain functions.
  • polyunsaturated fatty acids as PUFA, PUFAs, LCPUFA or
  • LCPUFAs poly unsaturated fatty acids, PUFA, polyunsaturated fatty acids, LCPUFA, long-chain polyunsaturated fatty acids).
  • the free fatty acids are advantageously prepared by saponification.
  • Docosapentaenoic acid (DPA, Q22: 5 ⁇ 7 ' 10 ' 13 ' 16 ' 19 ) is not synthesized in oilseed crops such as rapeseed, soybean, sunflower, safflower. Common natural sources of these fatty acids are fish such as herring, salmon, sardine, perch, eel, carp, trout, halibut, mackerel, zander or tuna or algae.
  • oils with saturated or unsaturated fatty acids are preferred.
  • lipids with unsaturated fatty acids in particular polyunsaturated fatty acids are preferred.
  • the polyunsaturated ⁇ 3-fatty acids thereby a positive effect on the cholesterol level in the blood and thus the possibility of preventing heart disease is attributed.
  • Food can significantly reduce the risk of heart disease, stroke or high blood pressure. Also, inflammatory, especially chronic inflammatory processes in the context of immunological diseases such as rheumatoid arthritis can be positively influenced by ⁇ 3 fatty acids. They are therefore added to foods, especially dietary foods, or are used in medicines.
  • ⁇ 3 and oo6 fatty acids are precursors of tissue hormones, the so-called eicosanoids such as the prostaglandins derived from dihomo- ⁇ -linolenic acid, arachidonic acid and eicosapentaenoic acid, and thromboxanes and leukotrienes derived from arachidonic acid and eicosapentaenoic acid , Eicosanoids (so-called PG 2 -SeHe), which are made of ⁇ 6- Fatty acids are formed, usually promote inflammatory reactions, while eicosanoids (so-called PG3 series) of ⁇ 3 fatty acids have little or no pro-inflammatory effect.
  • eicosanoids such as the prostaglandins derived from dihomo- ⁇ -linolenic acid, arachidonic acid and eicosapentaenoic acid, and thromboxanes and leukotrienes derived from arachidonic acid
  • WO 91/13972 describes a ⁇ 9-desaturase, in WO 93/11245 a ⁇ 15-desaturase and in WO 94/11516 a ⁇ 12-desaturase. Further desaturases are described, for example, in EP-AO 550 162, WO 94/18337, WO 97/30582, WO 97/21340, WO 95/18222, EP-A-0 794 250, Stukey et al., J. Biol.
  • the polyunsaturated fatty acids can be classified according to their desaturation pattern into two broad classes, the ⁇ 6 or ⁇ 3 fatty acids, which have metabolically and functionally different activities (Figure 1).
  • the fatty acid linoleic acid (18: 2 ') acts as the starting material for the co-pathway, while the ⁇ 3 pathway proceeds via linolenic acid (18: 3 ⁇ 9 ' 12 '15 ).
  • Linolenic acid is formed by the activity of ⁇ 15- or ⁇ 3-desaturase (Tocher et al., 1998, Prog. Lipid Res., 37, 73-117, Domergue et al., 2002, Eur. J. Biochem., 269, 4105-4113 ).
  • the first step is the condensation of malonyl-CoA on the fatty acid acyl-CoA by ketoacyl-CoA synthase (KCS, hereinafter referred to as elongase).
  • KCS ketoacyl-CoA synthase
  • elongase ketoacyl-CoA synthase
  • KCR ketoacyl-CoA reductase
  • dehydratase dehydration step
  • enoyl-CoA reductase enoyl-CoA reductase
  • Higher plants contain polyunsaturated fatty acids such as linoleic acid (Cl 8: 2) and linolenic acid (C18: 3).
  • ARA, EPA and / or DHA are not present in the seed oil of higher plants or only in traces.
  • LCPUFAs in higher plants, preferably in oilseeds such as oilseed rape, linseed, sunflower and soybeans, as this will enable large quantities of high quality LCPUFAs to be obtained inexpensively for the food, animal and pharmaceutical industries.
  • gene coding for enzymes of the biosynthesis of LCPUFAs in oilseeds must be advantageously introduced and expressed via genetic engineering methods.
  • genes which encode, for example, ⁇ 6-desaturases, ⁇ 6-elongases, ⁇ 5-desaturases or ⁇ 4-desaturases These genes can be advantageously isolated from microorganisms and lower plants that produce LCPUFAs and incorporate them into membranes or triacylglycerides.
  • ⁇ 6-desaturase genes from the moss Physcomitrella patens and ⁇ 6 elongase genes from P. patens and the nematode C. elegans have already been isolated.
  • a further object was to provide further genes or enzymes which are suitable for the synthesis of LCPUFAs, in particular genes which encode a ⁇ 5-desaturase or ⁇ 6-desaturase activity, for the production of polyunsaturated fatty acids.
  • Another object of this invention has been to provide genes and enzymes, respectively, which permit a shift from the ⁇ 6 fatty acids to the ⁇ 3 fatty acids.
  • the objects of the invention were achieved, inter alia, by the process according to the invention for the production of arachidonic acid or eicosapentaenoic acid in transgenic organisms, characterized in that the content of arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid in the transgenic organism is at least 1% by weight, based on the total lipid content of the transgenic organism and the method comprises the following method step (s): a) introduction of a nucleic acid sequence into the organism which codes for a polypeptide having the activity of a ⁇ 6-desaturase, selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences resulting as a result of degenerate genetic codes from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, which code for polypeptides having at least 40% identity with SEQ ID NO: 2 at amino acid level and a ⁇
  • the present invention also relates to a process for producing ⁇ 3-fatty acids in transgenic organisms, characterized in that it comprises the following process step (s): a) introduction of a nucleic acid sequence into the organism which represents a polypeptide with the activity of a ⁇ -6 Desaturase encoded selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences which can be derived as the result of the degenerate genetic code of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of in SEQ ID NO: 1 shown Nucleic acid sequence encoding polypeptides having at least 40% identity with SEQ ID NO: 2 at amino acid level and having a ⁇ 6-desaturase activity, and / or b) introducing into the organism a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a ⁇ 5-desaturase selected from the group consisting of a
  • a ⁇ 6-elongase activity is introduced into the organism.
  • the organism is preferably a microorganism, a yeast or a plant, with useful plants being particularly preferred.
  • Nucleic acid sequences which code for polypeptides having the activity of a ⁇ 6-elongase and which can be used in the context of the invention are described, for example, in WO 2007/017419, WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, WO2006 / 069936, WO2005 / 12316, Domergue et al. (2002) Eur J Biochem 269: 4105-4113; Girke et al. (1998) Plant J 15: 39-48.
  • the ⁇ 6-elongase is a ⁇ 6-elongase from the moss Physcomitrella patens, as described, for example, in Zank et al.
  • the ⁇ -6 elongase has the sequence shown in SEQ ID NO. 14 indicated amino acid sequence.
  • a nucleic acid sequence which codes for an ⁇ -3-desaturase is additionally introduced into the organisms, especially the plants. Suitable nucleic acid sequences coding for an ⁇ -3-desaturase are, for example. described in WO 2007/017419, WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, Michaelson et al. (1998) J Biol Chem 273: 19055-19059; Kaewsuwan et al. (2006) J Biol Chem. 281: 21988-97.
  • the polyunsaturated fatty acids ARA and / or EPA produced in the process according to the invention and further LCPUFAs of the ⁇ -3 or ⁇ -6 fatty acid series contain at least two, advantageously three, four, five or six double bonds.
  • the fatty acids contain four, five or six double bonds.
  • the fatty acids produced in the process advantageously have 18, 20 or 22 carbon atoms in the fatty acid chain, preferably the fatty acids contain 20 or 22 carbon atoms in the fatty acid chain.
  • it is ARA and / or EPA.
  • saturated fatty acids with the nucleic acids used in the process little or not at all, advantageously not reacted. Little is to be understood that, compared to polyunsaturated fatty acids, the saturated fatty acids having less than 5% of the activity, advantageously less than 3%, particularly advantageously less than 2%, very particularly preferably less than 1, 0.5, 0.25 or 0.125% of the activity are reacted.
  • These fatty acids prepared in addition to the fatty acids ARA and / or EPA produced in the process can additionally be prepared as individual fatty acids in the process or be present in a fatty acid mixture.
  • ⁇ 3-fatty acids are understood as meaning those unsaturated fatty acids in which the last double bond in the carbon chain is present at the third-last carbon bond from the carboxyl end.
  • ⁇ 3 fatty acids are ⁇ -linolenic acid (18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 ), eicosapentaenoic acid (EPA; 20: 5 ⁇ 5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 ) and docosahexaenoic acid (DHA; 22: 6 ⁇ 4 ' 7 ' 10 ' 13 ' 16 '19 ).
  • DHA docosahexaenoic acid
  • ⁇ 3-fatty acids In the process according to the invention, predominantly ⁇ 3-fatty acids are produced, i. the ratio of ⁇ 3 fatty acids produced to ⁇ 6 fatty acids produced is at least 5: 1, 6: 1 or 7: 1, preferably at least 8: 1, 9: 1 or 10: 1, more preferably at least 12: 1, 15: 1 , 18: 1 or 20: 1. Most preferably, no ⁇ 6 fatty acids are produced by the process of the present invention.
  • the ⁇ -6-desaturases and ⁇ 5-desaturases of Mantoniella squamata have the advantage of ⁇ 3 specificity over the desaturases of the prior art, such as, for example, the desaturases from Ostreococcus tauri and Phaeodactylum tricornutum (see, for example, Figures 15 and 16).
  • nucleic acid sequences which code for ⁇ -6-desaturases, ⁇ -5-desaturases and / or ⁇ -6-elongases and / or ⁇ -desaturases are expressed in combination with further genes of the fatty acid and / or lipid metabolism, such as eg Nucleic acid sequences corresponding to polypeptides having ⁇ -8-desaturase, ⁇ -12-desaturase, ⁇ -15-desaturase, ⁇ -4-desaturase, ⁇ -9 elongase and / or ⁇ -5 elongase activity encode.
  • Suitable nucleic acid sequences which code for polypeptides having ⁇ -5-elongase, ⁇ -12-desaturase or ⁇ -4-desaturase activity are described in WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, WO2006 / 069936, WO2005 / 012316, Meyer et al. (2004) J. Lipid Res. 45: 1899-1909, Meyer et al. (2003) Biochemistry 42: 9779-88.
  • the amino acid sequence of a suitable ⁇ -5 elongase is also shown in SEQ ID no. 16 indicated.
  • vegetative tissue is to be understood as meaning that the tissue is characterized by multiplying by mitotic divisions.
  • tissues leaf, flower, root, stem, aboveground or subterranean shoots (lateral shoots, stolons), rhizomes, buds, tubers such as tubers or tubers, onion, broodstock, brood buds, bulbils, or turions.
  • Such tissues can also be caused by spurious, real or man-made viviparous.
  • seeds which are caused by agamospermia, as they are typical for Asteraceae, Poaceae or Rosaceae, belong to the vegetative tissues, in which the expression takes place favorably.
  • the nucleic acids used in the method according to the invention are expressed in the generative tissue (germline tissue).
  • generative tissue is to be understood as meaning that the tissue is formed by meiotic division.
  • tissues which are damaged by sex.
  • Reproduction that is, meiotic cell divisions arise, such as seeds, which have arisen through sexual processes.
  • the expression measured at the RNA and / or protein level is less than 5%, advantageously less than 3%, particularly advantageously less than 2%, very particularly preferably less than 1, 0.5, 0.25 or 0.125%.
  • the polyunsaturated fatty acids produced in the process are advantageously bound in membrane lipids and / or triacylglycerides, but may also be present as free fatty acids or bound in the form of other fatty acid esters in the organisms. They may be present as "pure products" or advantageously in the form of mixtures of different fatty acids or mixtures of different phospholipids such as phosphatidylglycol, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and / or phosphatidylserine and / or triacylglycerides, monoacylglycerides and / or diacylglycerides.
  • the LCPUFAs ARA and / or EPA produced in the process are advantageously present in phosphatidylcholine and / or phosphatidylethanolamine and / or in the triacylglycerides.
  • the triacylglycerides may also contain other fatty acids such as short-chain fatty acids having 4 to 6 carbon atoms, medium-chain fatty acids having 8 to 12 carbon atoms or long-chain fatty acids having 14 to 24 carbon atoms, preferably containing long-chain fatty acids, particularly preferably the long-chain Fatty acids LCPUFAs of C 18, C 20 or C 22 fatty acids.
  • the fatty acid esters with polyunsaturated C 18, C 20 and / or C 22 fatty acid molecules can be prepared from the organisms used for the preparation of the fatty acid esters in the form of an oil or lipid, for example in the form of compounds such as sphingolipids, phosphoglycerides, lipids, glycolipids such as glycosphingolipids, phospholipids such as phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol or diphosphatidylglycerol, monoacylglycerides, diacylglycerides, triacylglycerides or other fatty acid esters such as the acetyl-coenzymeA esters containing the polyunsaturated fatty acids having at least two, three, four, five or six preferably five or more six double bonds are isolated, advantageously they are isolated in the form of their diacyl
  • the polyunsaturated fatty acids are also included as free fatty acids or bound in other compounds in the organisms beneficial to the plants.
  • the various aforementioned compounds (fatty acid esters and free fatty acids) in the organisms in an approximate distribution of 80 to 90 wt .-% triglycerides, 2 to 5 wt .-% diglycerides, 5 to 10 wt .-% monoglycerides, 1 to 5 wt .-% of free fatty acids, 2 to 8 wt .-% phospholipids ago, wherein the sum of the various compounds to 100 wt .-% complements.
  • the LCPUFAs produced have a content of at least 1, 2, 3 or 4% by weight, advantageously of at least 5, 6, 7, 8, 9 or 10% by weight, preferably of at least 11.12, 13, 14 or 15 wt .-%, particularly preferably of at least 16, 17, 18, 19 or 20 wt .-%, most preferably of at least 25, 30, 35 or 40 wt .-% based on the total fatty acids in the transgenic organisms, advantageously produced in a transgenic plant.
  • the fatty acids produced in the process according to the invention are ARA and / or EPA with a content of at least 10% by weight. preferably at least 11, 12, 13, 14 or 15% by weight, more preferably at least 16, 17, 18, 19 or 20% by weight, most preferably at least 25, 26, 27, 28, 29 , 30 or 31 wt .-%, most preferably of at least 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 or 45 wt .-% based on the total fatty acids in the triacylglycerols and / or phosphatidylglycerides advantageously contained in the phosphatidylcholine.
  • the fatty acids are prepared in bound form.
  • these unsaturated fatty acids can be brought to the snl, sn2 and / or sn3 position of the advantageously prepared triglycerides.
  • at least 11% of the triacylglycerols are doubly substituted, that is substituted at snl and sn2 or sn2 and sn3 positions.
  • Trisubstituted triacylglycerides are also detectable.
  • the end products of the process such as, for example, arachidonic acid (ARA) or eicosapentaenoic acid (EPA), are not produced as absolute pure products. There are always traces or larger amounts of precursors in the final product. If, for example, both linoleic acid and linolenic acid are present in the starting plant, the end products such as ARA or EPA are present as mixtures.
  • ARA arachidonic acid
  • EPA eicosapentaenoic acid
  • the precursors should not be beneficial more than 20 wt .-%, preferably not more than 15 wt .-%, more preferably not more than 10 wt .-%, most preferably not more than 5 wt .-%, based on the amount of the respective end product.
  • ARA or EPA are bound in the process of the invention in a transgenic plant as end products or prepared as free acids.
  • Fatty acid esters or fatty acid mixtures which have been prepared by the process according to the invention advantageously contain 6 to 15% palmitic acid, 1 to 6% stearic acid; 7 - 85% oleic acid; 0.5 to 8% of vaccenic acid, 0.1 to 1% of arachidic acid, 7 to 25% of saturated fatty acids, 8 to 85% of monounsaturated fatty acids and 60 to 85% of polyunsaturated fatty acids, based in each case on 100% and on the total fatty acid content of the organisms ,
  • polyunsaturated fatty acid in the fatty acid esters or fatty acid mixtures are preferably at least 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 or 1% based on the total fatty acid content of arachidonic acid.
  • the fatty acid esters or fatty acid mixtures which have been prepared by the process according to the invention advantageously contain fatty acids selected from the group of the fatty acids erucic acid (13-docosaic acid), sterculic acid (9,10-methylene octadec-9-enoic acid), malvalic acid (8 , 9-methylene heptadec-8-enoic acid), chaulmoogric acid (cyclopentendodecanoic acid), furan fatty acid (9,12-epoxy-octadeca-9,1-dienanoic acid), vernoic acid (9,10-epoxyoctadec-12-enoic acid), taranic acid (6-octadecynonic acid), 6-nonadecynoic acid, santalbinic acid (tl 1-octadecen-9-ynoic acid), 6,9-octadecenynonic acid, pyrulic acid (tl0-
  • the abovementioned fatty acids are generally advantageously present only in traces in the fatty acid esters or fatty acid mixtures prepared by the process according to the invention, that is to say they come to less than 30%, preferably less than 25%, 24%, 23%, based on the total fatty acids. , 22% or 21%, more preferably less than 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6% or 5%, most preferably less than 4%, 3%, 2% or 1% ago.
  • these abovementioned fatty acids come to less than 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6% or 0.5%, more preferably less than 0, relative to the total fatty acids. 4%, 0.3%, 0.2%, 0.1% ago.
  • nucleic acid sequences according to the invention or in the method according to the invention used nucleic acid sequences can increase the yield of polyunsaturated fatty acids of at least 50%, preferably at least 80%, more preferably at least 100%, most preferably at least 150% compared to the non-transgenic starting organism
  • a yeast, an alga, a fungus, or a plant such as Arabidopsis or flax can be obtained by comparison in GC analysis.
  • chemically pure polyunsaturated fatty acids or fatty acid compositions can be prepared by the methods described above.
  • the fatty acids or the fatty acid compositions from the organism such as the microorganisms or the plants or the culture medium in which or on which the organisms were grown, or isolated from the organism and the culture medium in a known manner, for example via extraction, distillation, crystallization, chromatography or combinations of these methods.
  • These chemically pure fatty acids or fatty acid compositions are advantageous for applications in the food industry, the cosmetics industry and especially the pharmaceutical industry.
  • Agricultural crops are plants that are used for food production for humans and animals, the production of luxury foods, fibers and pharmaceuticals such as cereals such as corn, rice, wheat, barley, millet, oats, rye, buckwheat; such as tubers such as potatoes, cassava, potatoes, yams, etc .; such as sugar beets such as sugar cane or sugar beet; such as legumes such as beans, peas, broad bean, etc .; such as oil and fatty fruits such as soybean, rapeseed, sunflower, safflower, flax, camelina, etc., to name but a few.
  • cereals such as corn, rice, wheat, barley, millet, oats, rye, buckwheat
  • tubers such as potatoes, cassava, potatoes, yams, etc .
  • sugar beets such as sugar cane or sugar beet
  • legumes such as beans, peas, broad bean, etc .
  • Advantageous plants are selected from the group of plant families consisting of the families of Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Geraniaceae, Gramineae, Grossulariaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Leguminosae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae, Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae, Polygonaceae, Prasinophycea
  • the following plants may be selected from the group Adelotheciaceae, such as the genera Physcomitrella, e.g. the genus and species Physcomitrella patens, Anacardiaceae such as the genera Pistacia, Mangifera, Anacardium e.g. the genus and species Pistacia vera [pistachio], Mangifer indica [Mango] or Anacardium occidentale [cashew], Asteraceae such as the genera Calendula, Carthamus, Centaurea, Cichorium, Cynara, Helianthus, Lactuca, Locusta, Tagetes, Valeriana e.g.
  • Brassica rapa ssp. Sinapis arvensis, Brassica juncea, Brassica juncea var. Juncea, Brassica juncea var. Crispifolia, Brassica juncea var. Foliosa, Brassica nigra, Brassica sinapioides, Camelina sativa, Melanosinapis communis [mustard], Brassica oleracea [feeder] or Arabidopsis thaliana , Bromeliaceae such as the genera Anana, Bromelia (pineapple) eg the genera and species Anana comosus, pineapple pineapple or Bromelia comosa [pineapple], Caricaceae as the genus Carica as the genus and species Carica papaya [Papaya], Cannabaceae as the genus Cannabis as the genus and species Cannabis sative [hemp], Convolvulaceae as the genera Ipomea, Convolvulus eg the genera
  • Beta such as the genera and species Beta Vulgaris, Beta vulgaris var. Altissima, Beta vulgaris var. Vulgaris, Beta maritima, Beta vulgaris var. Perennis, Beta vulgaris var. Conditiva or Beta vulgaris var.
  • Esculenta [sugar beet], Crypthecodiniaceae such as the genus Crypthecodinium eg the genus and species Cryptecodinium cohnii, Cucurbitaceae such as the genus Cucubita eg the genera and species Cucurbita maxima, Cucurbita mixta, Cucurbita pepo or Cucurbita moschata [squash], Cymbellaceae such as the genera Amphora, Cymbella, Okedenia, Phaeodactylum, Reimeria eg the genus and species Phaeodactylum tricornutum, Ditrichaceae such as the genera Ditrichaceae, Astomiopsis, Ceratodon, Chrysoblastella, Ditrichum, Distichium, Eccremidium, Lophidion, Philibertiella, Pleuridium, Saelania, Trichodon, Skottsbergi
  • Elaeagnaceae such as the genus Elaeagnus eg the genus and species Olea europaea [Olive]
  • Ericaceae like the genus Kalmia eg the genera and species Kalmia latifolia, Kalmia angustifolia, Kalmia microphylla, Kalmia polifolia, Kalmia occidentalis, Cistus chamaerhodendros or Kalmia lucida [Berglorbeer]
  • Euphorbiaceae such as the genera Manihot, Janipha, Jatropha, Ricinus eg the genera and species Manihot utilissima, Janipha manihot, Manathot manihot, Manihot aipil, Manihot dulcis, Manihot manihot, Manihot melanobasis, Manihot esculenta [Manihot] or Ricinus communis [Castor]
  • Juglandaceae such as the genera Juglans, Wallia e.g. the genera and species of Juglans regia, Juglans ailanthifolia, Juglans sieboldiana, Juglans cinerea, Wallia cinerea, Juglans bixbyi, Juglans californica, Juglans hindsii, Juglans intermedia, Juglans jamaicensis, Juglans major, Juglans microcarpa, Juglans nigra or Wallia nigra [Walnut], Lauraceae Like the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura eg the genera Persea, Laura e
  • Capsicum frutescens [pepper], Capsicum annuum [paprika], Nicotiana tabacum, Nicotiana alata, Nicotiana attenuata, Nicotiana glauca, Nicotiana slowdorifii, Nicotiana obtusifolia, Nicotiana quadrivalvis, Nicotiana repanda, Nicotiana rustica , Nicotiana sylvestris [tobacco], Solanum tuberosum [Potato], Solanum melongena [eggplant], Lycopersicon esculentum, Lycopersicon lycopersicum, Lycopersicon py [eta] forme, Solanum integrifolium or Solanum lycopersicum [tomato], Sterculiaceae such as the genus Theobroma eg the genus and species Theobroma cacao [cocoa] or Theaceae like the genus Camellia
  • Examples of advantageous microorganisms are fungi selected from the families of the families Chaetomiaceae, Choanephoraceae, Cryptococcaceae, Cunninghamellaceae, Demetiaceae, Moniliaceae, Mortierellaceae, Mucoraceae, Pythiaceae, Sacharomycetaceae, Saprolegniaceae, Schizosacharomycetaceae, Sodariaceae or Tuberculariaceae.
  • Choanephoraceae such as the genera Blakeslea, Choanephora e.g.
  • Mortierellaceae such as the genus Mortierella e.g. the genera and species Mortierella isabellina, Mortierella polycephala,
  • Saccharomyces fermentati Saccharomyces florentine, Saccharomyces fragilis, Saccharomyces heterogenicus, Saccharomyces hienipiensis, Saccharomyces inusitatus, Saccharomyces italicus, Saccharomyces kluyveri, Saccharomyces krusei, Saccharomyces lactis, Saccharomyces marxianus, Saccharomyces microellipsoides, Saccharomyces montanus, Saccharomyces norbensis, Saccharomyces oleaceus, Saccharomyces paradoxus, Saccharomyces pastorianus , Saccharomyces pretoriensis, Saccharomyces rosei, Saccharomyces rouxii, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces ludwigii, Yarrowia lipolytica, Schizosacharomycetaceae such as the generic Schizosaccharomyces
  • Schizosaccharomyces pombe var. Pombe, Thraustochytriaceae such as the genera Althomia, limacinum Aplanochytrium, Japonochytrium, Schizochytrium, Thraustochytrium eg the species Schizochytrium aggregatum, Schizochytrium, Schizochytrium minutum mangrovei, Schizochytrium, Schizochytrium octosporum, aggregatum Thraustochytrium, amoeboideum Thraustochytrium, Thraustochytrium antacticum, arudimentale Thraustochytrium, Thraustochytrium aureum, Thraustochytrium benthicola, Thraustochytrium globosum, Thraustochytrium indicum, Thraustochytrium kerguelense, Thraustochytrium kinnei, Thraustochytrium motivum, Thraustochytrium multi
  • Examples include the following microorganisms selected from the group: Bacillaceae such as the genus Bacillus z.Beg the genera and species Bacillus acidocaldarius,
  • Bacillus acidoterrestris Bacillus alcalophilus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus amylolyticus, Bacillus brevis, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus sphaericus subsp. fusiformis, Bacillus galactophilus, Bacillus globisporus, Bacillus globisporus subsp.
  • Bacillus subtilis subsp. marinus Bacillus halophilus, Bacillus lentimorbus, Bacillus lentus, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus psychrosaccharolyticus, Bacillus pumilus, Bacillus sphaericus, Bacillus subtilis subsp. spizizenii, Bacillus subtilis subsp.
  • Enterobacteriacae such as the genera Citrobacter, Edwardsieila, Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Salmonella or Serratia eg the genera and species Citrobacter amalonaticus, Citrobacter diversus, Citrobacter freundii, Citrobacter genomospecies, Citrobacter gillenii, Citrobacter intermedium, Citrobacter koseri, Citrobacter murliniae, Citrobacter sp , Edwardsiella hoshinae, Edwardsieila ictaluri, Edwardsiella tarda, Erwinia alni, Erwinia amylovora, Erwiniaananatis, Erwinia aphidicola, Erwinia billingiae, Erwinia cacticida, Erwinia carcinogena, Erwinia carnegieana, Erwinia caro
  • Salmonella daressalaam Salmonella enterica subsp. houtenae, Salmonella enterica subsp. salamae, Salmonella enteritidis, Salmonella gallinarum, Salmonella heidelberg, Salmonella panama, Salmonella senftenberg, Salmonella typhimurium, Serratia entomophila, Serratia ficaria, Serratia fonticola, Serratia grimesii, Serratia liquefaciens, Serratia marcescens, Serratia marcescens subsp.
  • marcescens Serratia marinorubra, Serratia odorifera, Serratia plymouthensis, Serratia plymuthica, Serratia proteamaculans, Serratia proteamaculans subsp. quinovora, Serratia quinivorans or Serratia rubidaea; Rhizobiaceae such as the genera Agrobacterium, Carbophilus, Chelatobacter, Ensifer, Rhizobium, Sinorhizobium eg the
  • Species and Species Agrobacterium atlanticum, Agrobacterium ferrugineum, Agrobacterium gelatinovorum, Agrobacterium larrymoorei, Agrobacterium meteori, Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhizogenes, Agrobacterium rubi, Agrobacterium stellulatum, Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium vitis, Carbophilus carboxidus, Chelatobacter heintzii, Ensifer adhaerens, Ensifer arboris, Ensifer fredii , Ensifer kostiensis, Ensifer kummerowiae, Ensifer Rhizobium eti, Rhizobium fredii, Rhizobium galegae, Rhizobium gallicum, Rhizobium giardinii, Rhizobium hainanense, Rhizobium huakuii, Rhizo
  • microorganisms for the method according to the invention are, for example, protists or diatoms selected from the group of the families Dinophyceae, Turaniellidae or Oxytrichidae such as the genera and species: Crypthecodinium cohnii, Phaeodactylum tricornutum, Stylonychia mytilus, Stylonychia pustulata, Stylonychia putrina, Stylonychia notophora, Stylonychia sp. , Colpidium campylum or Colpidium sp.
  • transgenic organisms such as fungi such as Mortierella or Traustochytrium, yeasts such as Saccharomyces or Schizosaccharomyces, mosses such as Physcomitrella or Ceratodon, non-human animals such as Caenorhabditis, algae such as Nephroselmis, Pseudoscourfielda, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus, Crypthecodinium or Phaeodactylum or plants such as dicotyledonous or monocotyledonous plants.
  • fungi such as Mortierella or Traustochytrium
  • yeasts such as Saccharomyces or Schizosaccharomyces
  • mosses such as Physcomitrella or Ceratodon
  • non-human animals such as Caenorhabditis
  • algae such as Nephroselmis, Pseudoscour
  • oils such as fungi such as Mortierella or Thraustochytrium, algae such as Nephroselmis, Pseudoscourfielda, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus, Crypthecodinium, Phaeodactylum or plants, especially plants, preferably oil crops containing large amounts of lipid compounds contain, such as peanut, rapeseed, canola, sunflower, safflower (Carthamus tinctoria), poppy, mustard, hemp, castor, olive, sesame, calendula, punica, evening primrose, mullein, thistle, wild roses, hazelnut, almond, macadamia, avocado, laurel , Pumpkin, flax, soy, pistachio, borage, trees (
  • Preferred plants according to the invention are oil crop plants, such as peanut, rapeseed, canola, sunflower, safflower, poppy, mustard, hemp, castor, olive, calendula, punica, evening primrose, pumpkin, flax, soy, borage, trees (oil palm, coconut).
  • Particularly preferred are C 18: 2 and / or C 18: 3 fatty acid-rich plants such as sunflower, safflower, tobacco, mullein, sesame seed,
  • nucleic acids and optionally introduced nucleic acid sequences encoding the ⁇ -6 elongase and / or the ⁇ -3-desaturases to additionally introduce further nucleic acids which code for enzymes of the fatty acid or lipid metabolism.
  • genes of the fatty acid or lipid metabolism can advantageously be used in combination with the nucleic acid sequences used in the inventive method, which are suitable for ⁇ 6-desaturase (s), ⁇ 5-desaturase (s), ⁇ 6-elongase (s) and / or ⁇ -3-desaturase (s) [in the context of this application, the plural shall encode the singular and vice versa];
  • genes selected from the group of ⁇ -4-desaturases, ⁇ -8-desatuases, ⁇ -9-desaturases, ⁇ -12-desaturases, ⁇ -5-elongases or ⁇ -9-elongases in combination with the abovementioned genes for the ⁇ -6 elongase, ⁇ -6-desaturase, ⁇ -5-desaturase and / or ⁇ -3-desaturase, wherein single genes or multiple genes can be used in combination.
  • the ⁇ -3-desaturase used in the method according to the invention should advantageously allow a shift from the ⁇ -6 biosynthetic pathway to the ⁇ -3 biosynthetic pathway, which advantageously leads to a shift of Cl 8: 2 to C18: 3 fatty acids.
  • omega-3-desaturase it is advantageously possible to shift the fatty acid spectrum within an organism, advantageously within a plant or a fungus, from the omega-6 fatty acids to the omega-3 fatty acids.
  • ⁇ 5-desaturases and ⁇ 6-desaturases according to the invention from Mantoniella squamata have the advantage over the known ⁇ 5-desaturases and ⁇ 6-desaturases, for example from Phaeodactylum tricornutum, that they bind fatty acids to phospholipids or CoA-
  • Fatty acid esters advantageously CoA-F ettklareester implement.
  • the desaturases used in the process according to the invention convert their respective substrates in the form of the Co A-fatty acid esters (see Examples 10 and 11). This leads, if previously a Elongations Marin has taken place, advantageously to an increased product yield.
  • the respective desaturation products are thereby synthesized in higher amounts, since the elongation step usually takes place on the CoA fatty acid esters, while the desaturation step takes place predominantly on the phospholipids or on the triglycerides.
  • nucleic acids used in the method according to the invention which code for polypeptides with ⁇ -6-elongase, ⁇ -6-desaturase, ⁇ -5-desaturase and / or ⁇ -3-desaturase activity, advantageously in combination with nucleic acid sequences which are polypeptides of fatty acid or lipid metabolism such as other polypeptides with ⁇ -4, ⁇ -5, ⁇ -6, ⁇ -8, ⁇ -12-desaturase or ⁇ -5, ⁇ -6 or ⁇ -9-Elongasecretmaschine encode, a variety of polyunsaturated fatty acids can be prepared in the process according to the invention.
  • mixtures of the various polyunsaturated fatty acids or individual polyunsaturated fatty acids such as EPA or ARA can be prepared in free or bound form.
  • fatty acids derived from C18: 2 fatty acids such as GLA, DGLA or ARA or those derived from C18: 3 Derived fatty acids, such as SDA, ETA or EPA.
  • linoleic acid LA, C18: 2 ⁇ 9 '12
  • GLA, DGLA and ARA can arise as products of the process which may be present as free fatty acids or bound.
  • ⁇ -linolenic acid ALA, C18: 3 ⁇ 9,12,15
  • the products of the process can only be SDA, ETA and / or EPA, which as described above may be present as free fatty acids or bound.
  • ⁇ 6-desaturase By modifying the activity of the enzymes used in the process and involved in the synthesis ⁇ 6-elongase, ⁇ 6-desaturase, ⁇ 5-desaturase and / or ⁇ -3-desaturase advantageous in combination with other genes of lipid or fatty acid metabolism can be specifically produced in the plants only individual products.
  • ARA or EPA or their mixtures are synthesized, depending on the fatty acid present in the organism or in the plant, which serves as the starting substance for the synthesis. Since it is about
  • Biosynthesis chains the respective end products are not present as pure substances in the organisms. There are always small amounts of precursor compounds in the final product. These small amounts are less than 20 wt .-%, advantageously less than 15 wt .-%, more preferably less than 10 wt .-%, most preferably less than 5, 4, 3, 2 or 1 wt .-% based on the end product EPA or ARA or mixtures thereof.
  • the fatty acids can in principle also be fed from the outside.
  • Preferred substrates are linoleic acid (C18: 2 ⁇ 9,12), ⁇ -linolenic acid (C18: 3 ⁇ 6,9,12), Eicosadienoic acid (C20: 2 ⁇ 11,14), dihomo- ⁇ -linolenic acid (C20: 3 ⁇ 8, 11,14), arachidonic acid (C20: 4 ⁇ 5,8, 11,14), docosatetraenoic acid (C22: 4 ⁇ 7, 10,13, 16) and docosapentaenoic acid (C22: 5 ⁇ 4,7,10,13,15).
  • the genus and species Olea europaea or the family Fabaceae such as the genus Glycine e.g. the genus and species Glycine max, which have a high oleic acid content. Since these organisms have only a low content of linoleic acid, the use of said ⁇ -12-desaturases for the preparation of the starting product linoleic acid is advantageous.
  • Nucleic acids used in the method according to the invention are advantageously derived from plants such as algae, for example algae of the family Prasinophyceae as from the genera Heteromastix, Mammella, Mantoniella, Micromonas, Nephroselmis, Ostreococcus, Prasinocladus, Prasinococcus, Pseudoscourfielda, Pycnococcus, Pyramimonas, Scherffelia or Tetraselmis such as the genera and Heteromastix longifillis, Mamiella gilva, Mantoniella squamata, Micromonas pusilla, Nephroselmis olivacea, Nephroselmis pyriformis, Nephroselmis rotunda, Ostreococcus tauri, Ostreococcus sp.
  • algae for example algae of the family Prasinophyceae as from the genera Heteromastix,
  • the nucleic acids used are derived from algae of the genera Euglena, Mantoniella or Ostreococcus.
  • algae such as Isochrysis or Crypthecodinium
  • algae / diatoms such as Thalassiosira or Phaeodactylum
  • mosses such as Physcomitrella or Ceratodon or higher plants such as Primulaceae such as Aleuritia, Calendula stellata, Osteospermum spinescens or Osteospermum hyoseroides
  • microorganisms such as fungi such as Aspergillus, Thraustochytrium, Phytophthora, Entomophthora, Mucor or Mortierella
  • bacteria such as Shewanella
  • yeast or animals such as nematodes such as Caenorhabditis, insects, frogs, sea cucumbers or fish.
  • the nucleic acid sequences are of the vertebrate class; Euteleostomi, Actinopterygii; Neopterygii; Teleostei; Euteleostei, Protacanthopterygii, Salmoniformes; Salmonidae or Oncorhynchus or Vertebrata, Amphibia, Anura, Pipidae, Xenopus or Evertebrata such as Protochordata, Tunicata, Holothuroidea, Cionidae such as Amaroucium constellatum, Botryllus schlössen, Ciona intestinalis, Molgula citrina, Molgula manhattensis, Perophora viridis or Styela partita.
  • Nucleic acids from fungi, animals or from plants such as algae or mosses preferably from the order of Salmoniformes such as the family Salmonidae such as the genus Salmo, for example, from the genera and species Oncorhynchus mykiss, Trutta trutta or Salmo trutta fario, from algae such as the genera Mantoniella or Ostreococcus or from the diatoms such as the genera Thalassiosira or Phaeodactylum or from algae such as Crypthecodinium.
  • Salmoniformes such as the family Salmonidae such as the genus Salmo
  • Oncorhynchus mykiss Trutta trutta or Salmo trutta fario
  • algae such as the genera Mantoniella or Ostreococcus
  • diatoms such as the genera Thalassiosira or Phaeodactylum
  • algae such
  • the abovementioned nucleic acid sequences or their derivatives or homologs which code for polypeptides which still have the enzymatic activity of the proteins encoded by the nucleic acid sequences are expressed in the organism.
  • These sequences are used alone or in combination with those for ⁇ 12-desaturase, ⁇ 4-desaturase, ⁇ 5-desaturase, ⁇ 6-desaturase, ⁇ 5-elongase, ⁇ 6-elongase and / or ⁇ 3-desaturase-encoding nucleic acid sequences are cloned into expression constructs and used for introduction and expression in organisms. By their construction, these expression constructs enable a favorable optimal synthesis of the polyunsaturated fatty acids produced in the process according to the invention.
  • the method further comprises the step of obtaining a cell or a whole organism, especially a whole plant, which comprises the nucleic acid sequences used in the method which are responsible for a ⁇ 6-desaturase, ⁇ 6-elongase, ⁇ -5 Desaturase and / or ⁇ -3-desaturase encoded, wherein the cell and / or the organism may contain other nucleic acid sequences of the lipid or fatty acid metabolism.
  • this method further comprises the step of recovering the oils, lipids or free fatty acids from the organism or from the culture.
  • the culture may be, for example, a fermentation culture, for example, in the case of culturing microorganisms such as Mortierella, Thalassiosira, Mantoniella, Ostreococcus, Saccharomyces or Thraustochytrium, or a greenhouse or field crop of a plant.
  • the cell or organism thus produced is advantageously a cell of an oil-producing organism such as an oil crop such as peanut, canola, canola, flax, hemp, peanut, soybean, safflower, hemp, sunflower or borage.
  • Cultivation is, for example, culturing in the case of plant cells, tissue or organs on or in a nutrient medium or the whole plant on or in a substrate, for example in hydroponics, potting soil or on arable land.
  • Natural genetic environment means the natural genomic or chromosomal locus in the source organism or presence in a genomic library.
  • the natural genetic environment of the nucleic acid sequence is preferably at least partially conserved.
  • the environment flanks the nucleic acid sequence at least on one side and has a sequence length of at least 50 bp, preferably at least 500 bp, more preferably at least 1000 bp, most preferably at least 5000 bp.
  • a naturally occurring expression cassette for example, the naturally occurring combination of the natural promoter of the nucleic acid sequence used in the method according to the invention, which is suitable for proteins with appropriate ⁇ 6-desaturase, ⁇ 6-elongase, ⁇ 5-desaturase and / or ⁇ -3 Desaturase activity, advantageously in combination with nucleic acid sequences which are suitable for proteins having ⁇ -12-desaturase, ⁇ -4-desaturase, ⁇ -8-desaturase, ⁇ -9 elongase, and / or ⁇ -5.
  • Elongase activity becomes a transgenic expression cassette when it is changed by non-natural, synthetic ("artificial") methods such as a mutagenization. Corresponding methods are described, for example, in US Pat. No. 5,565,350 or WO 00/15815.
  • transgenic organism or “transgenic plant” within the meaning of the invention means that the nucleic acids used in the method are not in their natural position in the genome of an organism, in which case the nucleic acids can be expressed homologously or heterologously.
  • transgene also means that the nucleic acids according to the invention are in their natural place in the genome of an organism, but that the sequence has been changed compared to the natural sequence and / or that the regulatory sequences of the natural sequences have been altered.
  • the transgenic expression of the nucleic acids according to the invention at non-natural sites in the genome is preferred understand, that is, a homologous or preferably heterologous expression of the nucleic acids is present.
  • Preferred transgenic organisms are fungi such as Mortierella or Phytophthora, mosses such as Physcomitrella, algae such as Mantoniella or Ostreococcus, diatoms such as Thalassiosira or Crypthecodinium or plants such as the oil crops and oil-producing plants, vegetable, salad or ornamental plants, which are advantageously selected from the A group of plant families consisting of the families of Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Grossul
  • all organisms which are able to synthesize fatty acids, especially unsaturated fatty acids, or which are suitable for the expression of recombinant genes are suitable in principle as organisms or host organisms for the nucleic acids, the expression cassette or the vector used in the process according to the invention.
  • Examples include plants such as Arabidopsis, Asteraceae such as calendula or crops such as soybean, peanut, castor, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, dyer safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi, for example, the genus Mortierella, Thraustochytrium, Saprolegnia, Phytophthora or Pythium, bacteria such as the genus Escherichia or Shewanella, yeasts such as the genus Saccharomyces, cyanobacteria, ciliates, algae such as Mantoniella or Ostreococcus or protozoans such as dinoflagellates such as Thalassiosira or Crypthecodinium called.
  • fungi for example, the genus Mortierella, Thraustochytrium, Saprolegnia, Phytophthora or Pythium, bacteria
  • transgenic animals advantageously non-human animals, such as, for example, C. elegans, are suitable as host organisms in addition to the abovementioned transgenic organisms.
  • transgenic plants include plant cells and certain tissues, organs and parts of plants in all their forms, such as anthers, fibers, root hairs, stems, embryos, calli, cotyledons, petioles, crops, plant tissue, reproductive tissue and cell cultures, that of the actual transgenic plant is derived and / or can be used to produce the transgenic plant.
  • Transgenic plants which contain the polyunsaturated fatty acids synthesized in the process according to the invention can advantageously be marketed directly, without the synthesized oils, lipids or fatty acids having to be isolated. This form of marketing is particularly beneficial.
  • Plants in the process according to the invention include whole plants and all plant parts, plant organs or plant parts such as leaves, stems, seeds, roots, tubers, anthers, fibers, root hairs, stems, embryos, calli, cotyledons, petioles, crop material, plant tissue, reproductive tissue, Cell cultures derived from the transgenic plant and / or used to produce the transgenic plant.
  • the seed includes all seed parts such as the seed shells, epidermis and sperm cells, endosperm or embryonic tissue.
  • the compounds prepared in the process according to the invention can also be isolated from the organisms advantageously plants in the form of their oils, fat, lipids and / or free fatty acids.
  • Polyunsaturated fatty acids produced by this process can be harvested by harvesting the organisms either from the culture in which they grow or from the field. This can be done by pressing or extraction of the plant parts, preferably the plant seeds.
  • the oils, fats, lipids and / or free fatty acids by so-called cold beat or cold pressing can be obtained without supplying heat by pressing.
  • the seeds are first crushed, steamed or roasted. The pretreated seeds can then be pressed or extracted with solvents such as warm hexane.
  • the solvent is removed again.
  • these are harvested after harvesting, for example, directly without further working steps, or else extracted after digestion by various methods known to the person skilled in the art. In this way, more than 96% of the compounds prepared in the process can be isolated.
  • the products thus obtained are further processed, that is refined.
  • the Pfieszenschleime and turbidity are removed.
  • the so-called degumming can be carried out enzymatically or, for example, chemically / physically by adding acid, such as phosphoric acid.
  • the free fatty acids are removed by treatment with a base, for example sodium hydroxide solution.
  • the product obtained is for removal
  • the lye remaining in the product is thoroughly washed with water and dried.
  • the products are subjected to bleaching with, for example, bleaching earth or activated carbon.
  • the product is deodorized, for example, with steam.
  • the PUFAs or LCPUFAs produced by this process are preferably C 18, C 20 and / or C 22 fatty acid molecules, advantageously C 20 -fatty acid molecules having at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably three, four, five or six double bonds.
  • These C18, C20 or C22 fatty acid molecules can be isolated from the organism in the form of an oil, lipid or free fatty acid. Suitable organisms are, for example, those mentioned above. Preferred organisms are transgenic plants.
  • oils, lipids or fatty acids or fractions thereof which have been prepared by the method described above, more preferably oil, lipid or a fatty acid composition comprising PUFAs and transgenic
  • Plants come from. Another embodiment of the invention is the use of these oils, lipids or fatty acids or fractions thereof, which have been prepared by the process described above, for the production of feed, food, cosmetics, dietary supplements or pharmaceuticals.
  • oils, lipids or fatty acids advantageously contain 6 to 15% palmitic acid, 1 to 6% stearic acid as described above; 7 to 85% oleic acid; 0.5 to 8% of vaccenic acid, 0.1 to 1% of arachidic acid, 7 to 25% of saturated fatty acids, 8 to 85% of monounsaturated fatty acids and 60 to 85% of polyunsaturated fatty acids, based in each case on 100% and on the total fat acid content of the organism.
  • fatty acid esters or fatty acid mixtures such as phosphatidyl fatty acid esters or triacylglyceride esters preferably at least 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 or 20 wt .-% based on the total fatty acid content of arachidonic acid and / or at least 20, 22, 24 or 25, advantageously at least 26, 28 or 30, more preferably at least 32, 34, 36, 38 or 40, most preferably at least 42, 44, 45 wt .-% or more based on the total fatty acid content of eicosapentaenoic acid.
  • phosphatidyl fatty acid esters or triacylglyceride esters preferably at least 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 or 20 wt .-% based on the total fatty acid content of arachidonic acid and / or at least 20, 22, 24 or 25, advantageously at least 26, 28 or 30, more preferably at least 32, 34, 36, 38 or 40, most preferably at least 42, 44, 45
  • the fatty acid esters or fatty acid mixtures prepared by the process according to the invention advantageously contain fatty acids selected from the group of the fatty acids erucic acid (13-docosaic acid), sterculic acid (9,10-methylene octadec-9-enoic acid), malvalic acid (8,9 -Methylene heptadec-8-enoic acid), chaulmoogric acid (cyclopentenodecanoic acid), furan fatty acid (9,12-epoxy-octadeca-9,1-l-dienoic acid), vernonic acid (9,10-epoxyoctadec-12-enoic acid), tartric acid (6-octadecynoic acid), 6-nonadecynoic acid, santalbic acid (tl 1-octadecen-9-ynoic acid), 6,9-octadecenynoic acid, pyrulic acid (tlO-heptade
  • fatty acids are generally advantageously present only in traces in the fatty acid esters or fatty acid mixtures prepared by the process according to the invention, that is to say they are less than 30%, preferably less than 25%, 24%, 23%, based on the total fatty acids.
  • these abovementioned fatty acids come to less than 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6% or 0.5%, more preferably less than 0, relative to the total fatty acids, 4%, 0.3%, 0.2%, 0.1% ago.
  • the oils, lipids or fatty acids according to the invention advantageously contain at least 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% or 5%, advantageously at least 6%, 7%, 8%, 9% or 10%, particularly advantageously at least 11%, 12%, 13%, 14% or 15% ARA or at least 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% or 5%, advantageously at least 6%, or 7%, more preferably at least 8 %, 9% or 10% EPA and / or DHA based on the total fatty acid content of the production organism advantageously a plant, particularly advantageous an oil crop such as soybean oilseed rape, coconut, oil palm, Desirbersafflor, flax, hemp, castor, calendula, peanut, cocoa bean, sunflower or the above other monocotyledonous or dicotyledonous oil crops.
  • an oil crop such as soybean oilseed rape, coconut, oil palm, Desirbersafflor, flax, hemp, castor, calendula, peanut,
  • Another embodiment of the invention is the use of the oils, lipids, the
  • oils, lipids, fatty acids or fatty acid mixtures obtained in the process according to the invention can be used in the manner known to those skilled in the art for blending with other oils, lipids, fatty acids or fatty acid mixtures of animal origin, such as fish oils.
  • oils, lipids, fatty acids or fatty acid mixtures which consist of vegetable and animal components, can be used for the production of feed, food, cosmetics or pharmaceuticals.
  • oil is understood as meaning a fatty acid mixture which contains unsaturated, saturated, preferably esterified fatty acid (s). It is preferred that the oil, lipid or fat contains a high proportion of polyunsaturated free or advantageously esterified fatty acid (s), in particular linoleic acid, ⁇ -linolenic acid, dihomo- ⁇ -linolenic acid, arachidonic acid, ⁇ -linolenic acid, stearidonic acid, eicosatetraenoic acid, eicosapentaenoic acid, Docosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid has.
  • s polyunsaturated free or advantageously esterified fatty acid
  • the proportion of unsaturated esterified fatty acids is about 30%, more preferred is a proportion of 50%, even more preferred is a proportion of 60%, 70%, 80% or more.
  • the proportion of fatty acid after conversion of the fatty acids into the methyl esters can be determined by gas chromatography by transesterification.
  • the oil, lipid or fat may contain various other saturated or unsaturated fatty acids, e.g. Calendulic acid, palmitic, palmitoleic, stearic, oleic acid, etc. included. In particular, depending on the starting organism, the proportion of the various fatty acids in the oil or fat may vary.
  • the polyunsaturated fatty acids prepared in the process and advantageously having at least two, three, four or five, particularly preferably four or five double bonds are, as described above, advantageously fatty acid esters, for example sphingolipid esters, phosphoglyceride esters, lipid esters, glycolipid esters, phospholipid esters, monoacylglycerol esters, diacylglycerol esters , Triacylglycerinester or other fatty acid esters, it is preferably phospholipid esters and / or Triacylglycerinester.
  • advantageously fatty acid esters for example sphingolipid esters, phosphoglyceride esters, lipid esters, glycolipid esters, phospholipid esters, monoacylglycerol esters, diacylglycerol esters , Triacylglycerinester or other fatty acid esters, it is preferably phospholipid esters and / or Triacylglycerinester.
  • the polyunsaturated fatty acids present can be advantageously with at least five or six double bonds, for example via an alkali treatment, for example, aqueous KOH or NaOH or acid hydrolysis in the presence of an alcohol such as methanol or ethanol or release via an enzymatic cleavage and isolate via, for example, phase separation and subsequent acidification over, for example, H 2 SO 4 .
  • the release of the fatty acids can also be carried out directly without the workup described above.
  • the nucleic acids used in the method can either lie on a separate plasmid or can advantageously be integrated into the genome of the host cell.
  • integration may be at random or by such recombination as to replace the native gene with the incorporated copy, thereby modulating the production of the desired compound by the cell, or by using a gene in trans such that Gene having a functional expression unit, which contains at least one expression of a gene ensuring sequence and at least one polyadenylation of a functionally transcribed gene ensuring sequence is operably linked.
  • the nucleic acids are brought into the plants via multi-expression cassettes or constructs for multiparallel expression in the organisms, advantageously for multiparallel seed-specific expression of genes.
  • Moose and algae are the only known pesticide systems that produce significant amounts of polyunsaturated fatty acids, such as arachidonic acid (ARA) and / or eicosapentaenoic acid (EPA) and / or docosahexaenoic acid (DHA).
  • ARA arachidonic acid
  • EPA eicosapentaenoic acid
  • DHA docosahexaenoic acid
  • Moose contain PUFAs in membrane lipids, while algae, algae-related organisms and some fungi also contain significant amounts Accumulate levels of PUFAs in the triacylglycerol fraction.
  • nucleic acid molecules isolated from strains that also accumulate PUFAs in the triacylglycerol fraction are particularly advantageous for the method of the invention and thus for modification of the lipid and PUFA production system in a host, especially plants such as oil crop plants, for example Rapeseed, canola, flax, hemp, soy, sunflower, borage. They are therefore advantageous for use in the process according to the invention.
  • nucleic acids used in the method according to the invention which code for polypeptides with ⁇ -6-desaturase, ⁇ -5-desaturase, ⁇ -6-elongase and / or ⁇ -3-desaturase activity, and / or the other used nucleic acids such as the nucleic acids selected for polypeptides of fatty acid or lipid metabolism from the group acyl CoADehydrogenase (s), acyl-ACP acyl carrier protein desaturase (s), acyl-ACP thioesterase (s), fatty acid Acyl-transferase (s), acyl-CoA: lysophospho lipid acyltransferase (s), fatty acid synthase (s), fatty acid hydroxylase (s), acetyl coenzyme A carboxylase (s), acyl coenzyme A oxidase (n), fatty acid desaturase (s), fatty acid acety
  • the saturated, monounsaturated C 16 -fatty acids and / or polyunsaturated C 18 -fatty acids must first be desaturated and / or elongated or only desaturated, depending on the substrate, by the enzymatic activity of a desaturase and / or elongase, and then be further desaturated Elongase be extended by at least two carbon atoms. After a round of elongation this leads Enzyme activity either from C16 fatty acids to C18 fatty acids or from C18 fatty acids to C20 fatty acids, and after two elongation cycles from C16 fatty acids to C20 fatty acids.
  • the activity of the desaturases and elongases used in the process according to the invention preferably leads to C 18- and / or C 20 -fatty acids advantageously having at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably having three, four or five double bonds, more preferably C 20 -fatty acids having at least four double bonds in the fatty acid molecule.
  • Particularly preferred as products of the method according to the invention are dihomo- ⁇ -linolenic acid, arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid.
  • the C18 fatty acids having at least two double bonds in the fatty acid can be extended by the enzymatic activity according to the invention in the form of the free fatty acid or in the form of the esters, such as phospholipids, glycolipids, sphingolipids, phosphoglycerides, monoacylglycerol, diacylglycerol or triacylglycerol.
  • esters such as phospholipids, glycolipids, sphingolipids, phosphoglycerides, monoacylglycerol, diacylglycerol or triacylglycerol.
  • the preferred biosynthesis site of fatty acids, oils, lipids or fats in the advantageously used plants is, for example, generally the seed or cell layers of the
  • microorganism such as yeasts such as Saccharomyces or Schizosaccharomyces
  • fungi such as Mortierella, Aspergillus, Phytophtora, Entomophthora, Mucor or Thraustochytrium or algae such as Isochrysis, Mantonielia, Ostreococcus, Phaeodactylum or Crypthecodinium used
  • yeasts such as Saccharomyces or Schizosaccharomyces
  • fungi such as Mortierella, Aspergillus, Phytophtora, Entomophthora, Mucor or Thraustochytrium
  • algae such as Isochrysis, Mantonielia, Ostreococcus, Phaeodactylum or Crypthecodinium used
  • these organisms are advantageously attracted to fermentation.
  • the polyunsaturated fatty acids produced in the process can be at least 5%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 20%. , most preferably by at least 50% over the wild-type of organisms which do not recombinantly contain the nucleic acids.
  • the polyunsaturated fatty acids produced in the organisms used in the process can in principle be increased in two ways.
  • the pool of free polyunsaturated fatty acids and / or the proportion of esterified polyunsaturated fatty acids produced by the process can be increased.
  • the inventive method increases the pool of esterified polyunsaturated fatty acids in the transgenic organisms, advantageously in the form of the phosphatidyl esters and / or triacyl esters.
  • microorganisms are used as organisms in the process according to the invention, they are grown or grown, depending on the host organism, in a manner known to the person skilled in the art.
  • Microorganisms are usually in a liquid medium containing a carbon source usually in the form of sugars, a nitrogen source usually in the form of organic nitrogen sources such as yeast extract or salts such as ammonium sulfate, trace elements such as iron, manganese, magnesium salts and optionally vitamins, at temperatures between 0 0 C and 100 0 C, preferably between 10 0 C and 60 0 C attracted under oxygen fumigation.
  • the pH of the nutrient fluid can be kept at a fixed value be regulated during breeding or not.
  • the cultivation can be batchwise, semi-batch wise or continuous.
  • Nutrients can be presented at the beginning of the fermentation or fed in semi-continuously or continuously.
  • the polyunsaturated fatty acids prepared can be isolated from the organisms by methods known to those skilled in the art as described above. For example, extraction, distillation, crystallization, optionally salt precipitation and / or chromatography. The organisms can be opened up for this purpose yet advantageous.
  • the erfmdungs proper method when it is in the host organisms are microorganisms, advantageously carried out at a temperature between 0 0 C and 95 ° C, preferably between 10 0 C and 85 ° C, more preferably between 15 ° C and 75 ° C, most preferably carried out between 15 ° C and 45 ° C.
  • the pH is advantageously maintained between pH 4 and 12, preferably between pH 6 and 9, more preferably between pH 7 and 8.
  • the process according to the invention can be operated batchwise, semi-batchwise or continuously.
  • a summary of known cultivation methods is in the textbook by Chmiel (bioprocess 1. Introduction to bioprocess engineering (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) or in the textbook of Storhas (bioreactors and peripheral facilities (Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden, 1994) ) to find.
  • the culture medium to be used must suitably satisfy the requirements of the respective strains. Descriptions of culture media of various microorganisms are given in the Manual of Methods for General Bacteriology of the Merican Society for Bacteriology (Washington D.C, USA, 1981).
  • these media which can be used according to the invention usually comprise one or more carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, vitamins and / or trace elements.
  • Preferred carbon sources are sugars, such as mono-, di- or polysaccharides.
  • sugars such as mono-, di- or polysaccharides.
  • very good carbon sources are glucose, fructose, mannose, galactose, ribose, sorbose, ribulose, lactose, maltose, sucrose, raffinose, starch or cellulose.
  • Sugar can also be added to the media via complex compounds, such as molasses, or other by-products of sugar refining. It may also be advantageous to add mixtures of different carbon sources.
  • Other possible sources of carbon are oils and fats, e.g. Soybean oil, sunflower oil, peanut oil and / or coconut fat, fatty acids such as e.g.
  • Nitrogen sources are usually organic or inorganic nitrogen compounds or materials containing these compounds.
  • Exemplary nitrogen sources include ammonia in liquid or gaseous form or ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate or ammonium nitrate, nitrates, urea, amino acids or complex nitrogen sources such as corn steep liquor, soybean meal, soy protein, yeast extract, meat extract and others.
  • the nitrogen sources can be used singly or as a mixture.
  • Inorganic salt compounds that may be included in the media include the Chloride, phosphorus or sulfate salts of calcium, magnesium, sodium, cobalt, molybdenum, potassium, manganese, zinc, copper and iron.
  • sulfur-containing fine chemicals in particular methionine
  • inorganic sulfur-containing compounds such as sulfates, sulfites, dithionites, tetrathionates, thiosulfates, sulfides, but also organic sulfur compounds, such as mercaptans and thiols can be used.
  • Phosphoric acid potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts can be used as the phosphorus source.
  • Chelating agents can be added to the medium to keep the metal ions in solution.
  • Particularly suitable chelating agents include dihydroxyphenols, such as catechol or protocatechuate, or organic acids, such as citric acid.
  • the fermentation media used according to the invention for the cultivation of microorganisms usually also contain other growth factors, such as vitamins or growth promoters, which include, for example, biotin, riboflavin, thiamine, folic acid, nicotinic acid, panthotenate and pyridoxine.
  • growth factors and salts are often derived from complex media components, such as yeast extract, molasses, corn steep liquor, and the like.
  • suitable precursors can be added to the culture medium.
  • All media components are sterilized either by heat (20 min at 1.5 bar and 121 0 C) or by sterile filtration.
  • the components can either be sterilized together or, if necessary, sterilized separately. All media components may be present at the beginning of the culture or added randomly or batchwise, as desired.
  • the temperature of the culture is usually between 15 ° C and 45 ° C, preferably at 25 ° C to 40 0 C and can be kept constant or changed during the experiment.
  • the pH of the medium should be in the range of 5 to 8.5, preferably 7.0.
  • the pH for cultivation can be controlled during cultivation by addition of basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or ammonia water or acidic compounds such as phosphoric acid or sulfuric acid. To control the foam development antifoams such.
  • B. fatty acid polyglycol esters are used.
  • the medium can be selected selectively acting substances such. As antibiotics, are added.
  • oxygen or oxygen-containing gas mixtures such as ambient air
  • the temperature of the culture is normally from 20 0 C to 45 ° C and preferably at 25 ° C to 40 0 C.
  • the culture is continued until a maximum of the desired product has formed. This goal is usually reached within 10 hours to 160 hours.
  • the fermentation broths thus obtained in particular containing polyunsaturated fatty acids, usually have a dry matter content of 7.5 to 25% by weight.
  • the fermentation broth can then be further processed.
  • the biomass can be wholly or partly by separation methods, such. As centrifugation, filtration, decantation or a combination of these methods are removed from the fermentation broth or completely left in it.
  • the biomass is worked up after separation.
  • the fermentation broth can also without cell separation with known methods such. B. with the aid of a rotary evaporator, thin film evaporator, falling film evaporator, by reverse osmosis, or by nanofiltration, thickened or concentrated. This concentrated fermentation broth may eventually be worked up to recover the fatty acids contained therein.
  • the fatty acids obtained in the process are also suitable as starting material for the chemical synthesis of further products of value. They may be used, for example, in combination with each other or solely for the manufacture of pharmaceuticals, foods, animal feed or cosmetics.
  • a further subject of the invention are isolated nucleic acid molecules comprising a nucleic acid sequence which codes for polypeptides having ⁇ -6-desaturase activity, selected from the group consisting of: a) a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, b) nucleic acid sequences which are known as Deriving the result of the degenerate genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and c) derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 which encode polypeptides having at least 68% identity at the amino acid level with SEQ ID NO: 2 and a ⁇ -6 Have desaturase activity.
  • nucleic acid sequences found in the context of this invention which code for a polypeptide with ⁇ -6-desaturase activity, encode a polypeptide which is distinguished from known lipid-dependent desaturases by a very high substrate turnover (35% desaturation).
  • substrate turnover 35% desaturation
  • the ⁇ -6-desaturase according to the invention from M. squamata shows a significantly higher substrate specificity.
  • the ⁇ -6-desaturase according to the invention converts only 18: 3 '' to 18: 4 ''', whereas the ⁇ 6-desaturase from Ostreococccus tauri also accepts 18: 2 ⁇ 9 ' 12 as substrate.
  • the advantage is that one can achieve a more targeted production of .omega.3-fatty acids by the ⁇ -6-desaturase according to the invention from M. squamata (see FIG. 1).
  • High substrate specificity of the ⁇ 6-desaturase of the present invention means in this invention that the substrate 18: 3 ⁇ 9 '12 '15 is reacted significantly more than 18: 2 ⁇ 9' 12th Preference is given to 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 1, 5-fold, 2-fold, 4-fold, 6-fold, 8-fold or 10-fold, more preferably 12-fold, 15-fold or 20-fold stronger accepted and implemented as 18: 2 ⁇ 9 '12 .
  • a further subject of the invention are isolated nucleic acid molecules comprising a nucleic acid sequence which codes for polypeptides with ⁇ -5-desaturase activity, selected from the group consisting of: a) a nucleic acid sequence with the sequence shown in SEQ ID NO: 3, b) nucleic acid sequences which are known as Derive the result of the degenerate genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and c) derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which code for polypeptides having at least 67% identity at the amino acid level with SEQ ID NO: 4 and have a ⁇ -5 desaturase activity.
  • the ⁇ 5-desaturase activity found in the context of this invention is acyl-CoA-dependent. It is the first ⁇ 5-desaturase activity found in a microalgae.
  • nucleic acid sequences By “derivatives" of the nucleic acid sequences according to the invention are meant in particular nucleic acid sequences which under stringent conditions with a
  • Nucleic acid sequence according to SEQ ID no. 1 or SEQ ID NO. 3 hybridize, as well as fragments of the nucleic acid sequences according to SEQ ID NO. 1 or SEQ ID NO. Third
  • a further subject of the invention are gene constructs which contain the nucleic acid sequences according to the invention SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3, wherein the nucleic acid is in each case operably linked to one or more regulatory signals.
  • biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism selected from the group of ⁇ -4-desaturase, ⁇ 8-desaturase, ⁇ -9-desaturase, ⁇ -12-desaturase, ⁇ -5-elongase, ⁇ - 6-elongase, ⁇ -9 elongase, ⁇ 3-desaturase and / or ⁇ 15-desaturase.
  • ⁇ -4-desaturase ⁇ 8-desaturase
  • ⁇ -9-desaturase ⁇ -12-desaturase
  • ⁇ -5-elongase ⁇ - 6-elongase
  • ⁇ -9 elongase ⁇ 3-desaturase
  • ⁇ 15-desaturase preferably, at least one ⁇ 6-elongase is contained in the gene construct.
  • nucleic acid sequences used in the method of the invention are derived from a eukaryotic organism such as a plant, a microorganism or an animal.
  • the nucleic acid sequences are preferably derived from the order Salmoniformes, algae such as Mantoniella or Ostreococcus, fungi such as the genus Phytophtora or diatoms such as the genera Thalassiosira or Crypthecodinium.
  • Activity such as a ⁇ 5 -desaturase, ⁇ 6-desaturase and / or ⁇ 6-elongase may be included.
  • the nucleic acids used in the method are advantageously subjected to amplification and ligation in a known manner.
  • the procedure is based on the protocol of the Pfu DNA polymerase or of a Pfu / Taq DNA polymerase mixture.
  • the primers are selected on the basis of the sequence to be amplified. Conveniently, the primers should be chosen so that the amplificate comprises the entire codogenic sequence from the start to the stop codon.
  • the amplificate is conveniently analyzed. For example, the analysis can be carried out after gel electrophoretic separation in terms of quality and quantity.
  • the amplificate can be purified according to a standard protocol (eg Qiagen).
  • Suitable cloning vectors are well known to those skilled in the art. These include, in particular, vectors which can be replicated in microbial systems, ie in particular vectors which ensure efficient cloning in yeasts or fungi, and which enable stable transformation of plants. In particular, various suitable for T-DNA-mediated transformation, binary and co-integrated vector systems. Such vector systems are generally characterized in that they contain at least the vir genes required for the Agrobacterium-mediated transformation as well as the T-DNA limiting sequences (T-DNA border).
  • these vector systems also include other cis-regulatory regions such as promoters and terminators and / or selection markers, with which correspondingly transformed organisms can be identified.
  • vir genes and T-DNA sequences are arranged on the same vector
  • binary systems are based on at least two vectors, one of them vir genes, but no T-DNA and a second T-DNA, but none carries vir gene.
  • the latter vectors are relatively small, easy to manipulate and replicate in both E.coli and Agrobacterium.
  • These binary vectors include vectors of the series pBIB-HYG, pPZP, pBecks, pGreen.
  • Binl9, pBHO1, pBinAR, pGPTV and pCAMBIA are preferably used according to the invention.
  • the vectors can first be linearized with restriction endonuclease (s) and then enzymatically modified in a suitable manner. The vector is then purified and an aliquot used for cloning. In cloning, the enzymatically cut and, if necessary, purified amplicon is cloned with similarly prepared vector fragments using ligase.
  • a particular nucleic acid construct or vector or plasmid construct a or also have several codogenic gene segments.
  • the codogenic gene segments in these constructs are functionally linked to regulatory sequences.
  • the regulatory sequences include, in particular, plant sequences such as the promoters and terminators described above.
  • Constructs can advantageously be stably propagated in microorganisms, in particular Escherichia coli and Agrobacterium tumefaciens, under selective conditions and enable a transfer of heterologous DNA into plants or microorganisms.
  • nucleic acids used in the method can be introduced into organisms such as microorganisms or advantageously plants and thus used in pitch transformation, such as those published in and cited herein: Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Florida), Chapter 6/7, pp. 71-119 (1993); FF White, Vectors for Gene Transfer to Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; Genes Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds. Kung and R.
  • nucleic acids used in the method, the inventive nucleic acids and nucleic acid constructs and / or vectors can thus be used advantageously for genetically modifying a broad spectrum of organisms to plants so that they become better and / or more efficient producers of PUFAs.
  • ⁇ 3-desaturase, ⁇ 6-desaturase, ⁇ 6-elongase and / or ⁇ 5-desaturase gene By introducing an ⁇ 3-desaturase, ⁇ 6-desaturase, ⁇ 6-elongase and / or ⁇ 5-desaturase gene into an organism alone or in combination with other genes, not only the biosynthesis flux to the final product can be increased, but also the corresponding triacyl- glycerol and / or phosphatidyl ester composition increased or created de novo.
  • the number or activity of other genes necessary for the import of nutrients necessary for the biosynthesis of one or more fatty acids, oils, polar and / or neutral lipids may be increased, such that the concentration of these precursors, cofactors or intermediates within the cells or within the storage compartment, thereby further increasing the ability of the cells to produce PUFAs, as described below.
  • the nucleic acid molecules used in the method according to the invention encode proteins or parts thereof, the proteins or the individual protein or parts thereof containing an amino acid sequence which is sufficiently homologous to an amino acid sequence which is present in the sequences SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, so that the proteins or parts thereof still have ⁇ 6-desaturase and / or ⁇ 5-desaturase activity.
  • the proteins or portions thereof encoded by the nucleic acid molecule (s) still retain their essential enzymatic activity and the ability to catabolize cell membranes or lipid bodies in organisms advantageously participate in plants necessary compounds or in the transport of molecules through these membranes.
  • the enzymatic activity of the ⁇ -6-desaturase according to the invention and ⁇ -5-desaturase or derivatives thereof can be determined, for example, by expressing the enzyme to be tested in a suitable host organism such as yeast, exogenous substrates (18: 3 ''). in the case of ⁇ -6-desaturase and 20: 3 "in the case of ⁇ -5-desaturase) and, after a certain incubation time, analyzes the fatty acid pattern.
  • the appearance of the products 18: 4 ⁇ 6 ' 9 ' 12 '15 or 20: 4 ⁇ 5 ' 8 ' ⁇ ' 14 indicates a ⁇ -6-desaturase or ⁇ -5-desaturase activity in the yeast cultures. Details on the experimental procedure can be found in the exemplary embodiments of the present application.
  • a ⁇ 6-desaturase or ⁇ 5-desaturase in the sense of the present invention has an enzymatic activity of at least 10%, 15%, 20% or 25%, preferably 30%, 35%, 40% or 45%, especially preferably 50%, 55%, 60%, 65%, 70% or 75%, most preferably 80%, 82%, 84%, 86% or 88%, and most preferably 90%, 92%, 94%, 96% , 98%, 100%, 110%, 120%, 130%, 150%, 180% or 200% of the enzymatic activity of the enzymes encoded by SEQ ID NO: 1 and 3, respectively.
  • the proteins encoded by the nucleic acid molecules are at least 67%, 68% or 69% and preferably at least about 70%, 74%, 78%, 80% or 84%, and more preferably at least about 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, and most preferably at least 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more identical to those shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 amino acid sequences shown.
  • enzymatic activity of the ⁇ -6-desaturase or ⁇ -5-desaturase used in the process according to the invention is to be understood as meaning that it has opposite the proteins / enzymes coded by the sequence with SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 and their derivatives in comparison, at least one enzymatic activity of at least 10%, preferably 20%, more preferably 30% and very particularly 40% and thus the metabolism of fatty acids for the construction of fatty acid esters such as diacylglycerols and / or triacylglycerides in an organism advantageously a plant or Plant cell necessary compounds or participate in the transport of molecules via membranes, wherein Cl 8, C20 or C22 carbon chains in the fatty acid molecule with double bonds at least two, preferably three, four, five or six digits are meant.
  • Nucleic acids useful in the method are derived from bacteria, fungi, diatoms, animals such as Caenorhabditis or Oncorhynchus or plants such as algae or mosses such as the genera Shewanella, Physcomitrella, Thraustochytrium, Fusarium, Phytophthora, Ceratodon, Mantoniella, Ostreococcus, Isochrysis, Aleurita, Muscarioides, Mortierella , Borago, Phaeodactylum, Crypthecodinium, especially of the genera and species Oncorhynchus mykiss, Thalassiosira pseudonona, Mantoniella squamata, Ostreococcus sp., Ostreococcus tauri, Euglena gracilis, Physcomitrella patens, Phytophthora infestans, Fusarium graminaeum, Cryptocodinium cohn
  • nucleotide sequences encoding a ⁇ 6-desaturase or ⁇ 5-desaturase and which hybridize to a nucleotide sequence as shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, advantageously under stringent conditions, may be used in the method of the invention .
  • Nucleic acid molecules advantageous for the method according to the invention can be isolated on the basis of their homology to the desaturase nucleic acids disclosed herein using the sequences or a part thereof as a hybridization probe according to standard hybridization techniques under stringent hybridization conditions.
  • isolated nucleic acid molecules can be used that are at least 15 nucleotides long and hybridize under stringent conditions with the nucleic acid molecules comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.
  • Nucleic acids of at least 25, 50, 100, 250 or more nucleotides may also be used.
  • hybridized under stringent conditions is intended to describe hybridization and washing conditions under which nucleotide sequences that are at least 60% homologous to one another usually remain hybridized to one another.
  • the conditions are preferably such that sequences that are at least about 65%, more preferably at least about 70%, and even more preferably at least about 75% or more homologous, are usually hybridized to each other.
  • stringent conditions are known to those skilled in the art and can be found in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY (1989), 6.3.1-6.3.6.
  • a preferred, non-limiting example of stringent hybridization conditions are hybridizations in 6 x sodium chloride / sodium citrate (SSC) at about 45 ° C, followed by one or more washes in 0.2 x SSC, 0.1%. SDS at 50 to 65 ° C. It is known to those skilled in the art that these hybridization conditions differ with respect to the type of nucleic acid and, for example, when organic solvents are present, with respect to the temperature and the concentration of the buffer. The temperature differs, for example under "standard hybridization conditions" depending on the type of nucleic acid between 42 ° C and 58 ° C in aqueous buffer with a concentration of 0.1 to 5 x SSC (pH 7.2).
  • the temperature is about 42 ° C under standard conditions.
  • the hybridization conditions for DNA: DNA hybrids are, for example, 0.1 x SSC and 20 0 C to 45 ° C, preferably between 30 0 C and 45 ° C.
  • the hybridization conditions for DNA: RNA hybrids are, for example, 0.1 x SSC and 30 0 C to 55 ° C, preferably between 45 ° C and 55 ° C.
  • nucleotide sequences coding for an ⁇ -3-desaturase, ⁇ 12-desaturase, ⁇ 9-elongase, ⁇ 8-desaturase or ⁇ -4-desaturase can additionally be used in the method according to the invention.
  • the nucleic acid sequences used in the method are advantageously introduced into an expression cassette which enables expression of the nucleic acids in organisms such as microorganisms or plants.
  • nucleic acid sequences which are responsible for one of the abovementioned enzyme activities advantageously an ⁇ -3-desaturase, ⁇ 6-desaturase, ⁇ 5-desaturase, ⁇ 6-elongase, ⁇ 12-desaturase, ⁇ 5-elongase, ⁇ -9 elongase, ⁇ -8-desaturase or ⁇ -4-desaturase, with one or more regulatory signals advantageously functionally linked to increase gene expression.
  • These regulatory sequences are intended to allow the targeted expression of genes and protein expression. Depending on the host organism, this may mean, for example, that the gene is expressed and / or overexpressed only after induction, or that it is immediately expressed and / or overexpressed.
  • these regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind, and so
  • the gene construct may advantageously also contain one or more so-called enhancer sequences functionally linked to the promoter, which allow increased expression of the nucleic acid sequence. Additional advantageous sequences can also be inserted at the 3 'end of the DNA sequences, such as further regulatory elements or terminators.
  • only one copy of the genes is present in the expression cassette.
  • This gene construct or gene constructs can be expressed together in the host organism.
  • the gene construct or the gene constructs can be inserted in one or more vectors and be present freely in the cell or else be inserted in the genome. It is advantageous for the insertion of additional genes in the host genome when the genes to be expressed are present together in a gene construct.
  • the regulatory sequences or factors can, as described above, preferably positively influence the gene expression of the introduced genes and thereby increase them.
  • enhancement of the regulatory elements can advantageously be done at the transcriptional level by using strong transcription signals such as promoters and / or enhancers.
  • an enhancement of the translation is possible by, for example the stability of the mRNA is improved.
  • a further embodiment of the invention are one or more gene constructs which contain one or more sequences which are defined by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or its derivatives and for polypeptides according to SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 code.
  • the abovementioned ⁇ 6-desaturase and ⁇ 5-desaturase proteins advantageously result in the desaturation or elongation of fatty acids in interaction with other enzymes of fatty acid and lipid biosynthesis, the substrate advantageously having one, two, three, four, five or six Double bonds and advantageously has 18, 20 or 22 carbon atoms in the fatty acid molecule.
  • Advantageous regulatory sequences for the novel process are, for example, in promoters, such as the cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5 , T3, gal, trc, ara, SP6, ⁇ -PR or ⁇ -PL promoter and are advantageously used in Gram-negative bacteria.
  • promoters such as the cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5 , T3, gal, trc, ara, SP6, ⁇ -PR or ⁇ -PL promoter and are advantageously used in Gram-negative bacteria.
  • Further advantageous regulatory sequences are, for example, in the gram-positive promoters amy and SP02, in the yeast or fungal promoters ADC1, MFa, AC, P-60, CYCl, GAPDH, TEF, rp28, ADH or in the plant promoters CaMV / 35S [Franck et al, Cell 21 (1980) 285-294], PRPl [Ward et al., Plant. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, Iib4, usp, STLS1, B33, nos or in the ubiquitin or phaseolin promoter.
  • inducible promoters such as those described in EP-AO 388 186 (benzylsulfonamide-inducible), Plant J. 2, 1992: 397-404 (Gatz et al., Tetracycline Inducible), EP-AO 335 528 ( Abzisinic inducible) or WO 93/21334 (ethanol or cyclohexenol inducible) promoters.
  • Other suitable plant promoters are Promoter of cytosolic FBPase or potato ST-LSIPromotor (Stockhaus et al., EMBO J.
  • promoters which allow expression in tissues involved in fatty acid biosynthesis.
  • seed-specific promoters such as the USP promoter according to the embodiment, but also other promoters such as the LeB4, DC3, phaseolin or napin promoter.
  • seed-specific promoters which can be used for monocotyledonous or dicotyledonous plants and in US Pat. No. 5,608,152 (rapeseed napin promoter), WO 98/45461 (oleosin promoter from Arobidopsis), US Pat. No. 5,504,200
  • WO 91/13980 Phaseolus vulgaris
  • Boce4 promoter from Brassica Phaseolus vulgaris
  • Van Baeumlein et al. Plant J., 2, 2, 1992: 233-239
  • the following promoters are suitable, for example, for monocots: barley lpt-2 or lpt-1 promoter (WO 95/15389 and WO 95/23230), barley hordein promoter and other suitable promoters described in WO 99/16890.
  • the PUFA biosynthesis genes should advantageously be seed-specifically expressed in oilseeds.
  • seed-specific promoters can be used, or such promoters, the are active in the embryo and / or in the endosperm.
  • seed-specific promoters can be isolated from both dicotolydone and monocotolydonous plants.
  • acyl- Carrier protein [US 5,315,001 and WO 92/18634], oleosin (Arabidopsis thaliana) [WO 98/45461 and WO 93/20216], phaseolin (Phaseolus vulgaris) [US 5,504,200], Bce4 [WO 91/13980], Legumes B4 (LegB4 promoter) [Bäumlein et al., Plant J., 2,2, 1992], Lpt2 and lpt1 (barley) [WO 95/15389 and others].
  • WO95 / 23230 seed-specific promoters from rice, maize and the like.
  • Plant gene expression can also be facilitated by a chemically inducible promoter (see review in Gatz 1997, Annu Rev. Plant Physiol Plant Mol. Biol., 48: 89-108). Chemically inducible promoters are particularly useful when it is desired that gene expression be in a time-specific manner.
  • promoters examples include a salicylic acid-inducible promoter (WO 95/19443), a tetracycline-inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) and an ethanol-inducible promoter.
  • sequences are advantageously used for the expression that allow constitutive expression in as many tissues of the plant as the CaMV35S, CaMV36S, CaMV35Smas, nos, mas, ubi, stpt, lea or super promoter.
  • the expression is carried out in the vegetative tissue as described above.
  • the regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind and thus regulate the expression of the nucleic acid.
  • the natural regulation of these sequences before the actual structural genes may still be present and possibly genetically altered, so that the natural regulation was switched off and the expression of genes was increased.
  • the gene construct may advantageously also contain one or more so-called enhancer sequences functionally linked to the promoter, which allow increased expression of the nucleic acid sequence. Additional advantageous sequences can also be inserted at the 3 'end of the DNA sequences, such as further regulatory elements or terminators. Advantageous terminators are, for example, viral terminators such as the 35S terminator or others.
  • the gene construct or the gene constructs can be inserted in one or more vectors and be present freely in the cell or else be inserted in the genome. It is advantageous for the insertion of further genes into the plant if the genes to be expressed are present together in a gene construct.
  • nucleic acid sequences which code for the ⁇ 6-desaturase or ⁇ 5-desaturase according to the invention and optionally further enzymes of the lipid metabolism can also be present individually in a gene construct and introduced into a suitable host plant. These transformed host plants can then be crossed with each other to obtain the desired combination of enzymes in the offspring.
  • each of the nucleic acids used in the process should be expressed under the control of its own, preferably a different promoter, since repeating sequence motifs lead to instability of the T-DNA or to recombination events can.
  • the expression cassette is advantageously constructed so that a promoter follows a suitable interface for insertion of the nucleic acid to be expressed, advantageously in a polylinker.
  • a terminator may be behind the polylinker.
  • This sequence is repeated several times, preferably three, four or five times, so that up to five genes are combined in one construct and thus can be introduced into the transgenic plant for expression.
  • the sequence is repeated up to three times.
  • the nucleic acid sequences are inserted for expression via the appropriate interface, for example in the polylinker downstream of the promoter.
  • each nucleic acid sequence has its own promoter and optionally its own terminator.
  • Such advantageous constructs are disclosed for example in DE 10102337, DE 10102338 or WO 2007/017419.
  • nucleic acid sequences behind a promoter and possibly in front of a terminator.
  • the insertion site or the sequence of the inserted nucleic acids in the expression cassette is not of decisive importance, that is, a nucleic acid sequence may be inserted at the first or last position in the cassette, without this significantly affecting the expression.
  • different promoters can be used in the expression cassette, for example the USP, LegB4 or DC3 promoter and different ones
  • Terminators are used. But it is also possible to use only one type of promoter in the cassette.
  • the CaMV35S promoter can also be used several times.
  • transcription of the introduced genes should be advantageously aborted by suitable terminators at the 3 'end of the introduced biosynthetic genes (beyond the stop codon).
  • the OCSl terminator can be used here.
  • different terminator sequences should be used for each gene.
  • the gene construct may, as described above, also include other genes to be introduced into the organisms. It is possible and advantageous to introduce into the host organisms regulatory genes, such as genes for inducers, repressors or enzymes, which intervene by their enzyme activity in the regulation of one or more genes of a biosynthetic pathway, and to express therein. These genes may be heterologous or of homologous origin. Furthermore, further biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism can advantageously be contained in the nucleic acid construct or gene construct, or else these genes can be located on a further or several further nucleic acid constructs.
  • nucleic acid sequences are biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism selected from the group of acyl-CoA: lysophospholipid acyltransferase, ⁇ -4-desaturase, ⁇ -5-desaturase, ⁇ -6-desaturase, ⁇ -9-desaturase, ⁇ -12 -Desaturase, ⁇ -5- Elongase and / or ⁇ -6 elongase.
  • nucleic acids or genes can be cloned in combination with other elongases and desaturases in expression cassettes, such as those mentioned above, and used for the transformation of plants with the aid of Agrobacterium.
  • the expression cassettes can be used in principle directly for introduction into the plant or else be introduced into a vector.
  • the term "vector” refers to a nucleic acid molecule that can transport another nucleic acid to which it is attached.
  • a vector is a "plasmid,” which is a circular double-stranded DNA loop into which additional DNA segments can be ligated.
  • a viral vector is another type of vector, where additional DNA segments can be ligated into the viral genome.
  • Certain vectors may autonomously replicate in a host cell into which they have been introduced (eg bacterial vectors of bacterial origin of replication). Other vectors are advantageously integrated into the genome of a host cell upon introduction into the host cell and thereby replicated together with the host genome.
  • vectors may direct the expression of genes to which they are operably linked. These vectors are referred to herein as "expression vectors".
  • expression vectors suitable for recombinant DNA techniques are in the form of plasmids.
  • plasmid and “vector” can be used interchangeably because the plasmid is the most commonly used vector form.
  • the invention is intended to encompass other forms of expression vectors, such as viral vectors that perform similar functions.
  • vector is also intended to mean other vectors known to the person skilled in the art, such as phages, viruses, such as SV40, CMV, TMV, transposons, IS elements, phasmids, phagemids, Cosmids, linear or circular DNA.
  • the recombinant expression vectors advantageously used in the method comprise the nucleic acid sequences or the described gene construct used in the method in a form suitable for expression of the nucleic acids used in a host cell, which means that the recombinant expression vectors comprise one or more regulatory sequences selected on the basis of For expression to be used host cells, which is operably linked to the nucleic acid sequence to be expressed include.
  • operably linked means that the nucleotide sequence of interest is bound to the regulatory sequence (s) such that expression of the nucleotide sequence is possible and they are linked to each other such that both sequences correspond to the predicted sequences attributed to the sequence Function (eg in an in vitro transcription / translation system or in a host cell when the vector is introduced into the host cell).
  • regulatory sequence is intended to include promoters, enhancers, and other expression control elements (eg, polyadenylation signals).
  • Regulation sequences include those that direct the constitutive expression of a nucleotide sequence in many types of host cells and those that direct the direct expression of the nucleotide sequence only in certain host cells under certain conditions.
  • the design of the expression vector may depend on factors such as the selection of the host cell to be transformed, the level of expression of the desired protein, etc.
  • the recombinant expression vectors used may be designed to express the nucleic acid sequences used in the method in prokaryotic or eukaryotic cells. This is advantageous since intermediate steps of the vector construction are often carried out in microorganisms for the sake of simplicity.
  • the genes of the invention and other genes of fatty acid and lipid metabolism can be expressed in bacterial cells, insect cells (using baculovirus expression vectors), yeast and other fungal cells (see Romanos, MA, et al., 1992, Foreign gene expression in yeast : a review ", Yeast 8: 423-488; van den Hondel, CAMJJ, et al.
  • recombinant expression vector may be transcribed and translated in vitro using, for example, T7 promoter regulatory sequences and T7 polymerase.
  • Typical fusion expression vectors include i.a. pGEX (Pharmacia Biotech Inc., Smith, DB, and Johnson, KS (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), in which glutathione-S Transferase (GST), maltose E-binding protein or protein A is fused to the recombinant target protein.
  • GST glutathione-S Transferase
  • pTrc amann et al., (1988) Gene 69: 301-315
  • pET Id a coexpressed viral RNA polymerase
  • T7 gnl a coexpressed viral RNA polymerase
  • Prophagen provided a T7 gnl gene under the transcriptional control of the lacUV 5 promoter.
  • Other suitable vectors in prokaryotic organisms are known to those skilled in the art, these vectors are, for example, in E. coli pLG338, pACYC184, the pBR series, such as pBR322, the pUC series, such as pUC18 or pUC19, the Ml 13mp series, pKC30, pRep4, pHSl , pHS2, P PLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pN-111113-Bl, ⁇ gtl 1 or pBdCI, in Streptomyces pIJ101, pI364, pIJ702 or pIJ361, in Bacillus pUB10, pC194 or pBD214, in Corynebacterium pSA77 or pAJ667.
  • the expression vector is a yeast expression vector.
  • yeast expression vectors for expression in the yeast S. cerevisiae include pYeDesaturased (Baldari et al. (1987) Embo J. 6: 229-234), pMFa (Kurjan and Herskowitz (1982) Cell 30: 933-943), pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54: 113-123) and pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA).
  • Vectors and methods for constructing vectors suitable for use in other fungi, such as filamentous fungi include those described in detail in: van den Hondel, CAMJJ, & Punt, PJ.
  • yeast vectors are, for example, pAG-1, YEp6, YEpI 3 or P EMBLYe23.
  • nucleic acid sequences used in the method of the invention can be expressed in insect cells using baculovirus expression vectors.
  • Baculovirus vectors available for expression of proteins in cultured insect cells include the pAc series (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) and the pVL series (Lucklow and Summers (1989) Virology 170: 31-39).
  • genes used in the method can be found in unicellular plant cells (such as algae), see Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1 (3): 239-251 and references cited therein, and higher plant pesticides (eg, spermatophytes, such as crops). are expressed.
  • plant expression vectors include those described in detail in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J., and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left Border ", Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197; and Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12: 8711-8721; Vectors for Gene Transfer to Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, pp. 15-38.
  • a plant expression cassette preferably contains regulatory sequences that can control gene expression in clones and are operably linked so that each sequence can fulfill its function, such as termination of transcription, for example, polyadenylation signals.
  • Preferred polyadenylation signals are those derived from Agrobacterium tumefaciens T-DNA, such as the gene 3 of the Ti plasmid pTiACH [delta] known as octopine synthase (Gielen et al. (1984) EMBO J. 3: 835ff.) Or functional equivalents thereof , but also all other terminators functionally active in plants are suitable.
  • a plant expression cassette preferably contains other operably linked sequences, such as Translational enhancers, such as the overdrive sequence, which contains the 5'-untranslated tobacco mosaic virus leader sequence which increases the protein / RNA ratio (Gallie et al., (1987) Nucl. Acids Research 15: 8693-8711).
  • the inserted gene must be operably linked to a suitable promoter that performs gene expression in an upright, cell or tissue-specific manner.
  • suitable promoters are constitutive promoters (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), such as those derived from plant viruses, such as 35S CaMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (see also US 5,352,605 and WO 84/02913) or plant promoters, such as the Rubisco small subunit described in US 4,962,028.
  • telomeres are preferred sequences necessary to direct the gene product into its corresponding cell compartment (see review in Kermode, Crit., Plant, 15, 4 (1996) 285) -423 and references cited therein), for example to the vacuole, the nucleus, all types of plastids such as amyloplasts, chloroplasts, chromoplasts, extracellular space, mitochondria, endoplasmic reticulum, oil bodies, peroxisomes and other compartments of plant cells.
  • plastids such as amyloplasts, chloroplasts, chromoplasts, extracellular space, mitochondria, endoplasmic reticulum, oil bodies, peroxisomes and other compartments of plant cells.
  • the plant gene expression can also be facilitated as described above via a chemically inducible promoter (see a review in Gatz 1997, Annu Rev. Plant Physiol Plant Mol. Biol., 48: 89-108).
  • Chemically inducible promoters are particularly useful when it is desired that gene expression be in a time-specific manner. Examples of such promoters are a salicylic acid-inducible promoter (WO 95/19443), a tetracycline Inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2: 397-404) and an ethanol-inducible promoter.
  • Promoters which respond to biotic or abiotic stress conditions are also suitable promoters, for example the pathogen-induced PRPl gene promoter (Ward et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 361-366), the heat-inducible hsp80 promoter from tomato (US Pat. No. 5,187,267), the potato-alpha-amylase-inducible promoter (WO 96/12814) or the wound-inducible pinII promoter (EP-A-0 375 091).
  • the pathogen-induced PRPl gene promoter Ward et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 361-366
  • the heat-inducible hsp80 promoter from tomato US Pat. No. 5,187,267
  • the potato-alpha-amylase-inducible promoter WO 96/1281
  • the wound-inducible pinII promoter EP-A-0 375 091
  • those promoters which induce gene expression in tissues and organs in which fatty acid, lipid and oil biosynthesis take place are preferred in seed cells such as the cells of the endosperm and the developing embryo.
  • Promoters are the rapeseed napkin promoter (US 5,608,152), the Vicia faba USP promoter (Baeumlein et al (1991) Mol Gen Genet, 225 (3): 459-67), the Arabidopsis oleosin promoter (WO 98/45461), the phaseolin promoter from Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), the Brassica Bce4 promoter (WO 91/13980) or the legumin B4 promoter (LeB4; Baeumlein et al. (1992) Plant Journal 2 (1992); 2): 233-9) as well as promoters which induce seed-specific expression in monocotyledonous plants such as maize, barley, wheat, rye, rice and the like.
  • Suitable noteworthy promoters are the lpt2 or lpt1 gene promoter from barley (WO 95/15389 and WO 95/23230) or the promoters described in WO 99/16890 from the barley hordein gene, the rice glutelinase. Gene, rice oryzine gene, rice prolamin gene, wheat gliadin gene, wheat glutelin gene, corn zein gene, oat glutelin gene, sorghum kasirin gene, rye secalin -Gene).
  • the multiparallel expression of the nucleic acid sequences used in the method may be desired.
  • the introduction of such expression cassettes can be carried out or preferred via a simultaneous transformation of a plurality of individual expression constructs by combining several expression cassettes on a construct. It is also possible to transform a plurality of vectors each having a plurality of expression cassettes and to transfer them to the host cell.
  • promoters which induce plastid-specific expression are particularly suitable.
  • Suitable promoters such as the viral RNA polymerase promoter, are described in WO 95/16783 and WO 97/06250, and the Arabidopsis clpP promoter described in WO 99/46394.
  • Vector DNA can be introduced into prokaryotic or eukaryotic cells via conventional transformation or transfection techniques.
  • transformation and “transfection”, conjugation and transduction are intended to encompass a variety of methods known in the art for introducing foreign nucleic acid (eg DNA) into a host cell, including calcium phosphate or calcium chloride coprecipitation, DEAE- Dextran-mediated transfection, lipofection, natural competence, chemically mediated transfer, electroporation or particle bombardment.
  • Suitable methods for transforming or transfecting host cells, including plant cells can be found in Sambrook et al.
  • nucleic acid (molecule) as used herein also includes, in an advantageous embodiment, those located at the 3 'and 5' ends of the coding gene region untranslated sequence: at least 500, preferably 200, more preferably 100 nucleotides of the sequence upstream of the 5 'end of the coding region and at least 100, preferably 50, more preferably 20 nucleotides of the sequence downstream of the 3' end of the coding gene region.
  • An “isolated” nucleic acid molecule is separated from other nucleic acid molecules present in the natural source of the nucleic acid.
  • Nucleic acid preferably does not have sequences that naturally flank the nucleic acid in the genomic DNA of the organism from which the nucleic acid is derived (e.g., sequences located at the 5 'and 3' ends of the nucleic acid).
  • the isolated nucleic acid molecule may contain less than about 5 kb, 4 kb, 3 kb, 2 kb, 1 kb, 0.5 kb or 0.1 kb of nucleotide sequences that naturally comprise the nucleic acid molecule in the genomic DNA of the cell from which the nucleic acid is derived flank.
  • nucleic acid molecules used in the method can be isolated using standard molecular biology techniques and the sequence information provided herein. It is also possible with the aid of comparative algorithms to identify, for example, a homologous sequence or homologous, conserved sequence regions at the DNA or amino acid level. These can be used as hybridization probes in standard hybridization techniques (such as described in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., CoId Spring Harbor Laboratory, Col.
  • nucleic acid molecule comprising a complete sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a part thereof can be isolated by polymerase chain reaction, wherein oligonucleotide primers based on this sequence or parts thereof (eg, a nucleic acid molecule comprising the complete sequence or a portion thereof can be isolated by polymerase chain reaction using oligonucleotide primers prepared on the basis of this same sequence).
  • mRNA can be isolated from cells (eg, by the guanidinium thiocyanate extraction method of Chirgwin et al., (1979) Biochemistry 18: 5294-5299) and cDNA by reverse transcriptase (eg, Moloney MLV reverse transcriptase, available from Gibco / BRL, Bethesda, MD, or AMV Reverse Transcriptase, available from Seikagaku America, Inc., St. Russia, FL).
  • reverse transcriptase eg, Moloney MLV reverse transcriptase, available from Gibco / BRL, Bethesda, MD, or AMV Reverse Transcriptase, available from Seikagaku America, Inc., St. Russia, FL.
  • Synthetic oligonucleotide primers for polymerase chain reaction amplification can be prepared on the basis of one of the sequences shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or with the aid of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4.
  • a nucleic acid of the invention may be amplified using cDNA or alternatively genomic DNA as a template and suitable oligonucleotide primers according to standard PCR amplification techniques. The thus amplified nucleic acid can be cloned into a suitable vector and characterized by DNA sequence analysis.
  • Oligonucleotides corresponding to a desaturase nucleotide sequence may be prepared by standard synthetic methods, for example, with an automated DNA synthesizer.
  • Homologs of the desaturase nucleic acid sequences used having the sequence SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 means for example allelic variants with at least 67%, 68% or 69%, preferably at least about 70%, 74%, 78%, 80% or 84%, more preferably at least about 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, and most preferably at least 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more identity or homology to a nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or their homologs, derivatives or analogs or parts thereof.
  • isolated nucleic acid molecules of a nucleotide sequence which hybridize to one of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a part thereof, eg hybridized under stringent conditions.
  • allelic variants include functional variants which can be obtained by deletion, insertion or substitution of nucleotides from / in the sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, but the intention is that the enzyme activity should be that of the one resulting therefrom synthesized proteins for the insertion of one or more genes is advantageously retained.
  • Proteins which still have the enzymatic activity of ⁇ -6-desaturase or ⁇ -5-desaturase, ie whose activity is essentially not reduced means proteins with at least 10%, preferably 20%, particularly preferably 30%, very particularly preferably 40%, 50%, 60%, 70%, 80% of the original enzyme activity compared to the protein encoded by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.
  • homologues of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 also mean bacterial, fungal and plant homologs, truncated sequences, single-stranded DNA or RNA of the coding and non-coding DNA sequence.
  • Homologs of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 also mean derivatives, such as promoter variants.
  • the promoters upstream of the indicated nucleotide sequences may be modified by one or more nucleotide substitutions, insertion (s) and / or deletion (s) without, however, interfering with the functionality or activity of the promoters becomes. It is also possible that the activity of the promoters is increased by modification of their sequence or that they are completely replaced by more active promoters, even from heterologous organisms.
  • nucleic acids and protein molecules with ⁇ -6-desaturase or ⁇ -5-desaturase activity which are involved in the metabolism of lipids and fatty acids, PUFA cofactors and enzymes or in the transport of lipophilic compounds via membranes, are used in the method according to the invention for modulation the production of PUFAs in transgenic organisms advantageous in plants such as maize, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, soybean, peanut, cotton, Linum species such as oil or fiber kidney, Brassica species such as rapeseed, canola and Turnip rape, pepper, sunflower, borage, evening primrose and tagetes, solanacea plants such as potato, tobacco, aubergine and tomato, vicia species, pea, manioc, alfalfa, shrimp (coffee, cocoa, tea), salix species, trees ( Oil palm, coconut) and perennial grasses and forage crops, either directly (eg, if overexpression or optimization of
  • Production and / or production efficiency of the fatty acid from modified organisms and / or may have an indirect effect which nevertheless results in an increase in the yield, production and / or efficiency of the production of the PUFAs or a decrease in undesired compounds (eg modulation of the metabolism of lipids and fatty acids, cofactors and enzymes results in changes in the yield, production and / or efficiency of production or composition of the desired compounds within the cells, which in turn may affect the production of one or more fatty acids).
  • the combination of different precursor molecules and biosynthetic enzymes leads to the production of various fatty acid molecules, which has a decisive effect on the composition of the lipids.
  • PUFAs for example stearidonic acid, eicosapentaenoic acid, arachidonic acid and docosahexaenoic acid, are Brassicaceae, Boraginaceae, Primulaceae, or Linaceae.
  • Lein Linum usitatissimum is particularly advantageously suitable for the production of PUFAS with the nucleic acid sequences according to the invention, preferably as described, in combination with other desaturases and elongases.
  • the lipid synthesis can be divided into two sections: the synthesis of fatty acids and their binding to sn-glycerol-3-phosphate as well as the addition or modification of a polar head group.
  • Common lipids used in membranes include phospholipids, glycolipids, sphingolipids and phosphoglycerides.
  • Fatty acid synthesis begins with the conversion of acetyl-Co A into malonyl-CoA by the acetyl-Co A carboxylase or in
  • Acetyl-ACP by acetyl transacylase. After a condensation reaction, these two product molecules together form acetoacetyl-ACP, which is converted via a series of condensation, reduction and dehydration reactions to give a saturated fatty acid molecule of the desired chain length.
  • the production of unsaturated fatty acids from these molecules is catalyzed by specific desaturases, either aerobically by molecular oxygen or anaerobically (for fatty acid synthesis in microorganisms see FC Neidhardt et al., (1996) E.
  • Precursors for the PUFA biosynthesis are, for example, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid. These C18 carbon fatty acids must be extended to C20 and C22 to obtain Eicosa and Docosa chain type fatty acids, especially ARA and EPA.
  • Arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, docosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid advantageously eicosapentaenoic acid, arachidonic acid and / or docosahexaenoic acid, can be prepared with the aid of the desaturases and / or elongases used in the process and subsequently used for various purposes in food, feed, cosmetic or pharmaceutical applications become.
  • C20 and / or C22 fatty acids having at least two, advantageously at least three, four, five or six double bonds in the fatty acid molecule, preferably C20 or C22 fatty acids with advantageously four, five or six double bonds in the fatty acid molecule, can be produced with the abovementioned enzymes.
  • the desaturation can be carried out before or after elongation of the corresponding fatty acid.
  • the products of desaturase activities and possible further desaturation and elongation result in preferred PUFAs having a higher desaturation level, including a further elongation of C20 to C22 fatty acids, to fatty acids such as ⁇ -linolenic acid, dihomo- ⁇ -linolenic acid, arachidonic acid, Stearidonic acid, eicosatetraenoic acid or eicosapentaenoic acid.
  • Substrates of the desaturases and elongases used in the process according to the invention are C16, C18 or C20 fatty acids such as, for example, linoleic acid, ⁇ -linolenic acid, ⁇ -linolenic acid, dihomo- ⁇ -linolenic acid, eicosatetrape acid or stearidonic acid.
  • Preferred substrates are linoleic acid, ⁇ -linolenic acid and / or ⁇ -linolenic acid, dihomo- ⁇ -linolenic acid or arachidonic acid, eicosatetraenoic acid or eicosapentaenoic acid.
  • the synthesized C20 or C22 fatty acids having at least two, three, four, five or six double bonds in the fatty acid are obtained in the novel process in the form of the free fatty acid or in the form of their esters, for example in the form of their glycerides.
  • glycolide is understood to mean a glycerol esterified with one, two or three carboxylic acid residues (mono-, di- or triglyceride).
  • glycolide is also meant a mixture of different glycerides.
  • the glyceride or glyceride mixture may contain other additives, e.g. contain free fatty acids, antioxidants, proteins, carbohydrates, vitamins and / or other substances.
  • a "glyceride” in the sense of the method according to the invention is also understood to mean derivatives derived from glycerol.
  • these also include glycerophospholipids and glyceroglycolipids.
  • the glycerophospholipids such as lecithin (phosphatidylcholine), cardiolipin, phosphatidylglycerol, phosphatidylserine and alkylacylglycerophospholipids, may be mentioned by way of example here.
  • Lipid synthesis is the transfer of fatty acids to the polar head groups, for example, by glycerol-fatty acid acyltransferase (see Frentzen (1998) Lipid, 100 (4-5): 161-166).
  • the PUFAs produced in the process comprise a group of molecules that are no longer able to synthesize, and therefore need to take up, higher animals, or that can no longer sufficiently produce higher animals themselves, and thus have to additionally take up, even though they are readily synthesized by other organisms, such as bacteria For example, cats can no longer synthesize arachidonic acid.
  • phospholipids are to be understood as meaning phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol and / or phosphatidylinositol, advantageously phosphatidylcholine.
  • production or productivity are in the
  • the concentration of the fermentation product formed in a given period of time and fermentation volume eg, kg of product per hour per liter. It also includes the productivity within a plant cell or plant, that is the content of the desired fatty acids produced in the process based on the content of all fatty acids in that cell or plant.
  • Efficiency of production includes the time it takes to produce a certain amount of production (eg how long the cell needs to set up a specific throughput rate of a fine chemical).
  • yield or product / carbon yield is known in the art and includes the efficiency of converting the carbon source into the product (ie, the fine chemical). This is usually expressed, for example, as kg
  • biosynthesis or biosynthetic pathway are known in the art and involve the synthesis of a compound, preferably an organic compound, by a cell from intermediates, for example in a multi-step and highly regulated process.
  • degradation or degradation pathway are well known in the art and involve the cleavage of a compound, preferably an organic compound, by a cell into degradation products (more generally, smaller or less complex molecules), for example in a multi-step and highly regulated process.
  • metabolism is known in the art and includes the entirety of the biochemical reactions that take place in an organism. The metabolism of a particular compound (e.g., the metabolism of a fatty acid) then comprises all of the biosynthetic, modification, and degradation pathways of that compound in the cell that affect that compound.
  • the desaturation efficiency in the context of the invention can be calculated by the formula (product x 100) / (educt + product).
  • the sequences are written one below the other for the purpose of optimal comparison (eg, gaps may be inserted into the sequence of one protein or one nucleic acid for optimal alignment with the other protein or nucleic acid produce).
  • the amino acid residues or nucleotides at the corresponding amino acid positions or nucleotide positions are then compared.
  • An isolated nucleic acid molecule encoding a ⁇ 6-desaturase or ⁇ 5-desaturase homologous to a protein sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 may be prepared by introducing one or more nucleotide substitutions, additions, or deletions are generated in a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, so that one or more amino acid substitutions, additions or deletions are introduced into the encoded protein. Mutations can be introduced into any of the sequences of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 by standard techniques such as site-directed mutagenesis and PCR-mediated mutagenesis.
  • conservative amino acid substitutions are made on one or more of the predicted nonessential amino acid residues.
  • conservative amino acid substitution the amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain.
  • Familie of Amino acid residues have been defined with similar side chains.
  • amino acids with basic side chains eg, lysine, arginine, histidine
  • acidic side chains eg, aspartic acid, glutamic acid
  • uncharged polar side chains eg, glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine
  • nonpolar side chains eg Alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan
  • beta-branched side chains eg, threonine, valine, isoleucine
  • aromatic side chains eg, tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine
  • a predicted nonessential amino acid residue in a ⁇ 6-desaturase or ⁇ 5-desaturase is thus preferably exchanged for another amino acid residue from the same side-chain family.
  • the mutations may be introduced randomly over all or part of the ⁇ 6-desaturase or ⁇ 5-desaturase coding sequence, for example, by saturation mutagenesis, and the resulting mutants may be prepared according to the ⁇ -6 described herein - Desaturase or ⁇ -5-desaturase activity are screened to identify mutants that have retained the ⁇ -6-desaturase or ⁇ -5-desaturase activity.
  • the encoded protein can be recombinantly expressed, and the activity of the protein can be determined using, for example, the assays described herein. Thereafter, as a rule, the activity is detected by expression of the corresponding cDNA in an organism such as yeast and subsequent fatty acid analysis.
  • transgenic non-human organisms which contain the nucleic acids according to the invention according to SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a gene construct or a vector which contain these nucleic acid sequences according to the invention.
  • the non-human organism is a microorganism, a non-human animal or a plant, more preferably a plant. Examples for suitable plants have already been mentioned.
  • the cloning methods e.g. Restriction cleavage, agarose gel electrophoresis, purification of DNA fragments, transfer of nucleic acids to nitrocellulose and nylon membranes, attachment of DNA fragments, transformation of Escherichia coli cells, culture of bacteria and sequence analysis of recombinant DNA were performed as described in Sambrook et al , (1989) (CoId Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-309-6).
  • the sequencing of recombinant DNA molecules was carried out using a laser fluorescence DNA sequencer from ABI according to the method of Sanger (Sanger et al. (1977) Proc. Natl. Acad., See, USA74, 5463-5467). Fragments resulting from a polymerase chain reaction were sequenced to avoid polymerase defects in constructs to be expressed and checked.
  • the effect of genetic modification in plants, fungi, algae or ciliates on the production of a desired compound may be determined by culturing the modified microorganism or modified plant under suitable conditions (such as those described above) and the medium and / or the cellular components are assayed for increased production of the desired product (ie, lipids or a fatty acid).
  • suitable conditions such as those described above
  • the desired product ie, lipids or a fatty acid.
  • analytical techniques are known to the person skilled in the art and include spectroscopy, thin-layer chromatography, staining methods of various types, enzymatic and microbiological methods and analytical chromatography, such as high-performance liquid chromatography (see, for example, Ullman, Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, pp. 89-90 and Pp.
  • Nutrient levels in the medium e.g., sugars, hydrocarbons, nitrogen sources, phosphate and other ions
  • measurements of biomass composition and growth analysis of the production of common metabolites of biosynthetic pathways, and measurements of gases produced during fermentation. Standard methods for these measurements are in Applied Microbial Physiology; A Practical Approach, P.M. Rhodes and P.F. Stanbury, eds., IRL Press, pp. 103-129; 131-163 and 165-192 (ISBN: 0199635773) and references cited therein.
  • FAME fatty acid methyl ester
  • GC-MS gas-liquid chromatography-mass spectrometry
  • TAG triacylglycerol
  • TLC thin-layer chromatography
  • the unequivocal evidence of the presence of fatty acid products can be obtained by analysis of recombinant organisms by standard analytical methods: GC, GC-MS or TLC as variously described by Christie and the references therein (1997, in: Advances on Lipid Methodology, Fourth Edition: Christie, OiIy Press, Dundee, 119-169; 1998, gas chromatography-mass spectrometry method, Lipids 33: 343-353).
  • the material to be analyzed may be broken up by sonication, milling in the glass mill, liquid nitrogen and milling or other applicable methods. The material must be centrifuged after rupture. The sediment is distilled in aqua. re-suspended, heated at 100 ° C.
  • fatty acid methyl ester are extracted in petroleum ether and finally subjected to GC analysis (mikrom Chrompack, WCOT Fused Silica, CP-Wax-52 CB, 25, 0.32 mm) using a capillary column with a temperature gradient of between 170 0 C and 240 0 C for 20 min and 5 min at 240 0 C subjected.
  • GC analysis mikrom Chrompack, WCOT Fused Silica, CP-Wax-52 CB, 25, 0.32 mm
  • the identity of the resulting fatty acid methyl esters must be defined using standards available from commercial sources (ie Sigma).
  • Plant material is first mechanically homogenized by mortars to make it more accessible to extraction. Then it is heated for 10 min at 100 0 C and sedimented again after cooling on ice. The cell sediment is hydrolyzed for 1 h at 90 ° C. with 1 M methanolic sulfuric acid and 2% dimethoxypropane, and the lipids are trans methylated. The resulting fatty acid methyl esters (FAME) are extracted into petroleum ether. The extracted FAME are purified by gas chromatography using a capillary column (Chrompack, WCOT fused silica, CP-Wax-52 CB, 25 m, 0.32 mm) and a temperature gradient of 170 ° C. to 240 ° C.
  • Mantoniella squamata Manton et Parke
  • Desikachary was purchased from the algae culture collection Göttingen (SAG, Germany).
  • plasmid DNA was prepared on a Qiagen DNA purification robot (Qiagen, Hilden, Germany) according to the manufacturer's instructions and subjected to random sequencing by means of the chain termination method Use of the ABI
  • RNA isolated from M. squamata was transcribed and ligated to adapter-ligated double-stranded cDNA (ds-cDNA) using the Marathon cDNA amplification kit (BD Bioscience) according to the manufacturer's instructions.
  • the adapter-ligated ds cDNA was diluted (1: 250) with sterile dd H 2 O and used as template for 5 'and 3' RACE PCR reactions to eliminate the missing 5 'prime and 3' prime To obtain ends of the coding sequences for different desaturases.
  • a Marathon cDNA adapter primer 1 (API) and a gene-specific primer were designed using the EST sequence information.
  • the primers used in 5 'and 3' RACE reactions were as follows: for Ms ⁇ 6 (MsI, ⁇ -6-desaturase from M. squamata) as 5'-RACE primer 5'-CATCCGGGCGGCAGCGTCATCTTCTAC-S 'and as
  • a 50 ⁇ l standard reaction mixture contained 1 ⁇ Ex Taq DNA polymerase buffer, 1 ⁇ Ex Taq DNA polymerase (TaKaRa Bio), 0.2 mM of each dNTP, 0.5 ⁇ M 5 'primer or 3' primer, 0, 5 ⁇ M API and 5 ⁇ l of the diluted adapter-ligated ds cDNA.
  • RACE PCR amplification was performed as follows: 30 sec. At 94 ° C; 5 cycles of 5 s at 94 0 C, 3 min at 72 0 C; 5 cycles of 5 s at 94 0 C, 3 min at 70 0 C; 20 cycles of 5 s at 94 0 C, 3 min at 68 0 C.
  • the amplif ⁇ fashionen products were isolated from agarose gels by means of a kit (GE Healthcare Bioscience) and then purified in the plasmid pGEM-T (Promega). From the 5 'and / or 3' cDNA sequence data obtained by the RACE-PCR, the putative translation start codons and stop codons were identified, and this sequence information was used to obtain full-length cDNA clones of the putative desaturases from M. squamata receive.
  • the tracked EST sequencing strategy generated more than 3,500 non-redundant sequences.
  • the sequences of the two isolated full length cDNA clones for desaturases from M. squamata are given in SEQ ID NO: 1 and 3.
  • the MsI cDNA represents a ⁇ 6-desaturase, shown in SEQ ID NO: 1, which was annotated as Ms ⁇ 6 (M squamata ⁇ 6-desaturase).
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 shows an ORF of 450 amino acids.
  • the MsII cDNA shown in SEQ ID NO: 3 encodes a ⁇ 5-desaturase whose amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 has an ORF of 483 amino acids.
  • the MsII clone was annotated as Ms ⁇ 5 (M squamata ⁇ 5-desaturase).
  • Gene-specific primers were designed to the 5 'and 3' ends of the coding regions of the corresponding nucleotide sequences introducing restriction sites for subsequent cloning into the various yeast expression vectors.
  • the ORF (open reading frame) of Ms ⁇ 6 was cloned with the primers given in Table 1 in pYES2.
  • the forward primers of Ms ⁇ 6 and Ms ⁇ 5 were designed such that the nucleotide sequence ACATA was included before the ATG start codon (Table 1) to enhance translation initiation in eukaryotic cells.
  • the ORFs of Ms ⁇ 6 and Ms ⁇ 5 were amplified by PCR with the described primers (see Table 1) using the Expand High Fidelity 1 "1118 PCR system (Roche Diagnostics), cDNA template and a standard PCR protocol (2 min at 94 0 C, 10 cycles of 10 s at 94 0 C, 30 s at 70 0 C, 80 s at 72 0 C, followed by 20 cycles of 10 s at 94 0 C and 3 min at 72 0 C, and a final elongation step of 7 min at 72 0 C) modified.
  • amplified cDNAs were cloned into the pGEM-T vector (Promega) before they cut again and cloned into a yeast expression vector (pYES2, Invitrogen, pESC-LEU or pESC-TRP, Stratagene) which resulted in the vectors pYES2-Ms ⁇ 6, pESC-LEU-Ms ⁇ 6 and pESC-TRP-Ms ⁇ 5.
  • the ⁇ 6 elongase from Physcomitrella patens, PSE1 was cloned into the yeast expression vector pESC-LEU to add the vector pESC-LEU-PSE1 -Ms ⁇ 6 before the ORF of Ms ⁇ 6 was inserted as explained above.
  • the P. tricornutum cDNA clones were cloned in yeast expression vectors as described above for M.
  • S. cerevisiae cells of the INVScI strain from Invitrogen were prepared by the method of Dohmen et al. (Dohmen et al. (1991) Yeast 7: 691-692). For purposes of inducing expression cultures for 72 h were at 21-23 0 C in the presence of 2% (w / v) galactose, supplemented with 350 uM of a suitable fatty acid substrate and in the presence of 1% Igepal CA 630 ( 'NP 40') of Attracted Sigma-Aldrich.
  • the cells were harvested by centrifugation at 1200 g for 5 min and the pellets washed twice with sterile dd H 2 O before being used for further analysis.
  • the host strain transformed with the empty vector (s) was used as a negative control in all experiments.
  • Fatty acid methyl esters were obtained by transmethylation of the yeast cell pellets with 0.5 M sulfuric acid in methanol containing 2% (v / v) dimethoxypropane at 80 ° C. for 1 h. FAMEs were extracted in hexane and analyzed by gas chromatography (GC). GC analysis was performed on an Agilent GC 6890 system coupled with a FID detector equipped with a 122-2332 DB-23 capillary column (30 mx 0.32 mm, 0.5 ⁇ m coating thickness, Agilent).
  • Helium was "used samples were injected at 220 0 C The temperature gradient was as follows: 150 0 C for 1 min, 150 0 C - 200 0 C at 15 0 C min., As the carrier gas (1 mL min)" 1 200 0 C - 250 0 C at 2 0 C min "1 , and 250 0 C for 10 min. The data were evaluated using HP ChemStation Rev. A09.03. FAMEs were identified by comparison with appropriate reference substances of FAMEs.
  • the filling length cDNAs of Ms ⁇ 6 and Ms ⁇ 5 had been cloned into pYES2, pESC-LEU and pESC-TRP.
  • the desaturase sequences are under the control of the galactose-inducible promoter GAL1 or GAL10.
  • the plasmids obtained were designated Ms ⁇ 6-pYES2, Ms ⁇ 6-pESC-LEU and Ms ⁇ 5-pESC-TRP.
  • the clones were individually expressed in S. cerevisiae strain INVScI.
  • Ms ⁇ 6 enzyme showed very high specificity, only the fed ⁇ -linolenic acid was used as substrate and in stearidonic acid with 17% desaturation efficiency (pYES2-Ms ⁇ 6) and 35% desaturation efficiency (pESC-LEU-Ms ⁇ 6, which is the translation initiation sequence ACATA) ( Figure 4A).
  • Ms ⁇ 5 appears to be less specific and converts both 20: 3 ⁇ 8 ' n ' 14 and 20: 4 ⁇ 8 ' n ' 14 '17 as a substrate for desaturation.
  • lipid analysis For lipid analysis, expression was carried out in 120 ml cultures. Harvested cell pellets were homogenized in 5 ml chloroform / methanol (1: 2) and the lipids extracted on a shaker for 4 h and then for 20 h with 5 ml chloroform / methanol (2: 1) at 4 ° C. The resulting organic phases were combined and evaporated under nitrogen. The remaining lipids were dissolved in 1 ml of chloroform. Separation of the lipid classes (neutral lipids and phospholipids) was achieved using a silica gel column (Bond Elut SI, 100 mg / ml, Varian, Darmstadt).
  • the lipid extracts were loaded onto the silica gel column previously pre-equilibrated with chloroform and then fractionated into the lipid classes by elution as follows: neutral fats with chloroform and phospholipids with methanol / glacial acetic acid (9: 1).
  • the isolation of the individual components from the phospholipid class was achieved by means of thin-layer chromatography (TLC) with methanol / chloroform / glacial acetic acid (65: 25: 8) as the eluent and with suitable standards.
  • the proportions of phospholipids vary from 14% in phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylinositol / phosphatidylserine (PI / PS) to 22% of total lipid-associated stearidonic acid in phosphatidylcholine (Figure 5A).
  • PE phosphatidylethanolamine
  • PI / PS phosphatidylinositol / phosphatidylserine
  • patens ⁇ 6 elongase resulted from the efficient ⁇ 6 desaturation of the 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 substrate (16% conversion) by Ms ⁇ 6 , the efficient elongation (97% conversion) of the ⁇ 6 desaturation product 18: 4 '''to the corresponding C20 fatty acid as well as the efficient ⁇ 5 desaturation (20% conversion).
  • EPA accumulation was not as significant as the fatty acid intermediates are intermediates between the PC pool and the acyl-CoA pool because of the additional transacylation step required to move back and forth, probably less efficiently presented to the affected enzymes.
  • the indicative fatty acid intermediate 18: 4 ⁇ 6 ' 9 ' 12 '15 accumulated to a greater extent than could be observed with expression of M. squamata enzyme Q, indicating less efficient conversion for ⁇ -6 desaturation (6% conversion) ⁇ 6 elongation (61% conversion) and consequently lower ⁇ 5 desaturation (14% conversion).
  • nucleic acid sequences used in the method according to the invention which code for a ⁇ 6-desaturase and a ⁇ 5-desaturase activity are expressed in an expression cassette alone or in a preferred manner in combination with other nucleic acid sequences, for a ⁇ 6 elongase, a ⁇ 5 elongase, a ⁇ 4-desaturase, an ⁇ 3-desaturase, a ⁇ 12-desaturase, a ⁇ 15-desaturase, a bifunctional ⁇ 12 and ⁇ 15-desaturase, a lysophospholipid acyltransferase, a diacylglycerol acyltransferase or a phospholipid diacylglycerol acyltransferase, are introduced into and expressed in a suitable plant.
  • nucleic acid sequence of an enzymatic activity e.g. a ⁇ 6-desaturase, ⁇ 5-desaturase, ⁇ 6-elongase, ⁇ 5-elongase, ⁇ 4-desaturase, ⁇ -3-desaturase, ⁇ 12-desaturase, ⁇ 15-desaturase, bifunctional ⁇ 12 and ⁇ 15 desaturase, lysophospholipid acyltransferase, diacylglycerol acyltransferase and / or phospholipid
  • Diacylglycerol acyltransferase be included.
  • plants such as Brassica species such as oilseed rape, sunflower, soybean, linum species such as oillein, corn, rye, wheat, oats, crambe, triticale, rice, greens, potatoes, field beans such as Vicia faba, pea, oil palm, coconut, peanut, borage are promoters that are active in plant cells and the expression of the
  • nucleic acid sequence (s) in plant cells are preferably promoters with a constant and / or seed-specific and / or tissue-specific activity.
  • the nucleic acids used in the context of this invention are preferably amplification and ligation by means of polymerase chain reaction (for example, following the protocol of the Pfu-DNA reaction). Polymerase or Taq polymerase) or T4 DNA ligase or other DNA-ligating enzymes.
  • the primers should be chosen to allow amplification of the entire coding region of the nucleic acids described in this method.
  • the nucleic acids can then be introduced into suitable for expression in microorganisms or plant cells Verktorsysteme.
  • vectors which are replicable in microbial systems include, in particular, vectors which are replicable in microbial systems and, above all, vectors which ensure efficient cloning in yeasts, microorganisms or fungi, and the stable transformation of plants, such as Agrobacterium-mediated transformation.
  • Suitable transformation methods for plants are known in the art and are based on T-DNA mediated transformation suitable binary and co-integrated vector systems.
  • Vector systems include additional cis-regulatory elements and selection markers.
  • the transformation of the plants is based on standard protocols and the selection of trans formants is allowed by means of the selection marker.
  • the fatty acid analysis of the transgenic plants is suitably carried out in the form of a
  • transgenic seeds e.g. transgenic oilseed rape seeds (Brassica napus).
  • transgenic oilseed rape seeds Brassica napus
  • the reaction mixture (200 ⁇ l) containing 100 mM Tris-HCl, pH 8.1, 10 mM MgCl 2 , 5 mM ATP, 5 mM CoASH, 2 mM DTT, 25 ⁇ M free fatty acid, and 2.5 units of the acyl-CoA Synthase was incubated for two hours at 37 ° C.
  • the reaction was stopped with 50 ⁇ l of glacial acetic acid / ethanol 1: 1 (v / v), the desired aqueous phases were washed with petrol to remove residual free fatty acids.
  • acyl-CoA analysis of yeast cells 20 ml of the liquid cultures were harvested at an OD0000 of 1.5 to 2.0 and the acyl-CoA species were extracted as described in Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389 (2): 483-490. Conversion of the acyl-CoA esters to their etheno derivatives and acyl-CoA analysis were performed as described by Larson and Graham (2001) Plant J. 25 (1): 115-125.
  • Example 10 Distribution of Ms ⁇ 6 and Ms ⁇ 5 desaturation products in different lipid classes in yeast
  • yeast cultures expressing Ms ⁇ 6 and Ms ⁇ 5 were treated with exogenous 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 and 20: 3 ⁇ 8 ' n, respectively '14 and the fatty acid distribution in the individual lipid classes was analyzed.
  • the same experiments were performed with the acyl-CoA-dependent Ot ⁇ 6 and the lipid-dependent Pt ⁇ 6 and Pt ⁇ 5 desaturase.
  • 18: 4 ⁇ 6 ' 9 ' 12 '15 which was produced by ⁇ 6 desaturation of the 18: 3 ⁇ 9 ' 12 '15 substrate, was predominantly in the neutral
  • the 18: 4 "' 5 product was approximately evenly distributed in all ⁇ 6-desaturase expression cultures in phosphatidylinositol with phosphatidylserine (PI / PS), phosphatidylethanolamine (PE) and diphosphatidylglycerol (CL).
  • PI / PS phosphatidylinositol with phosphatidylserine
  • PE phosphatidylethanolamine
  • CL diphosphatidylglycerol
  • acyl-CoA profiles were determined for the respective yeast expression cultures. Control cultures expressing Ot ⁇ 6, Pt ⁇ 6 or Pt ⁇ 5 were tested in parallel. The data presented were obtained by the method described in Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389 (2): 483-490. Exogenous substrates (18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 for ⁇ 6-desaturases or 20: 3 ⁇ 8 ' n ' 14 for ⁇ 5-desaturases) were added to the induced yeast cultures at an optical density of 1.5 to 2.0.
  • 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 to 18: 4 ⁇ 6 ' 9 ' 12 '15 in an acyl-CoA dependent manner which is consistent with the data for Ot ⁇ 6 described by Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389 (2): 483-490.
  • the delayed appearance of the 18: 4 ⁇ 6 ' 9 ' 12 '15 product in the acyl-CoA pool in the expression of Pt ⁇ 6 indicates that desaturation by Pt ⁇ 6 occurs on fatty acids attached to phospholipids rather than those associated with CoA.
  • Desaturases the desaturases were individually coexpressed with acyl-CoA elongases.
  • the background of this experiment is that fatty acid extension takes place in the acyl-CoA pool (Domergue et al (2003) J. Biol. Chem. 278: 35115-35126) and that fatty acids desaturated in the acyl-CoA pool be extended more efficiently than those that have been denatured by lipid-dependent enzymes and thereby require additional acyl-transferase activities.
  • the efficiency of the combined desaturations / extensions was compared in the same way to that resulting from the expression of the known desaturases Ot ⁇ 6, Pt ⁇ 6 or Pt ⁇ 5.
  • ⁇ 6-desaturases were isolated in yeast with the ⁇ 6-elongase PSE1 from the moss
  • the ⁇ 5-desaturases Ms ⁇ 5 and Pt ⁇ 5 were coexpressed in yeast with the OtELO5 ⁇ 5 elongase from O. tauri (Meyer et al. (2004) J Lipid Res. 45 (10): 1899-1909). 20: 4 ⁇ 8 ' n ' 14 '17 , the ⁇ 3 substrate of the ⁇ 5-desaturases, was added to the expression cultures, since the O. tauri ⁇ 5 elongase omega3 fatty acid substrates is preferred over ⁇ 6 substrates (Meyer et al ) J Lipid Res. 45 (10): 1 899-1909). As shown in Fig.
  • plasmids were constructed based on the pUC 19 vector.
  • a triple cassette containing three seed-specific USP promoter copies (Bäumlein et al. (1991) Mol. Gen. Gent. 225 (3): 459-67), three OCS terminator copies (MacDonald et al., (1991 ) Nucleic Acids Res. 19 (20): 5575-5581) and three different polylinkers between each promoter and terminator were first introduced into the vector pUC19 (Pharmacia) to give the plasmid USP123OCS.
  • the open reading frames of the various desaturases and elongases were modified by PCR to provide appropriate restriction sites adjacent to the start and stop codons, cloned into the pGEM-T vector (Promega) and sequenced to confirm the correctness.
  • the primers used were (restriction sites shown in bold): Ms ⁇ 6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGTGTCCTCCCAAGGAAT-S 'reverse 5'-GCATTCTAGACTAGTGAGCGTGCCTTC-3'; Ms ⁇ 5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGCCCCCGCGCGAGACCACCAC-S 'reverse 5'-GCATACCGGTTCACCCGATGGTTTGAAGGC-S'; Pt ⁇ 6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGGCAAAGGAGGGGACGC-S 'reverse 5'-GCATTCTAGATTACATGGCGGGTCCATCGCGTA-S'; Pt ⁇ 5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGGCTCCGGATGCGGATAAGC-S 'reverse 5'-GCATGCGATCGCTTACGCCCGTCCGGTCAA-S', PSE1, forward 5'-AGTCGGATCCTATGGAGGTCGTGGAGAGAT-S
  • the open reading frames were then released using the restriction sites generated by the PCR and then inserted into the same sites of the polylinker of the USP123OCS plasmid.
  • the resulting cassette containing the three genes, each under the control of the USP promoter, was released by digesting the USP123OCS plasmid with Sbfi or SacI and cloned into the appropriate sites of the pCAMBIA3300 binary vector.
  • the binary vector pCAMBIA3300 (CAMBIA, Canberra, Australia) uses the bar gene together with the CaMV 35S promoter as a selection marker in plants.
  • the resulting binary plasmid constructs (Figure 12) were transformed into chemically competent Agrobacterium tumefaciens' cells (strain EH105).
  • Plants of the Arabidopsis thaliana ecotype Columbia were transformed by floral dipping (Clough and Bent (1998) Plant J. 16 (6): 735-43.).
  • T2 seeds were collected from single ammonium glufosinate-resistant Tl plants and analyzed individually by GC. For lipid analysis, 10 mg of seed were homogenized in 4 ml of chloroform / methanol / glacial acetic acid (2: 1: 0, v / v / v) and incubated for 24 h at 4 ° C. Seed residues were pelleted (2 min, 3000 xg).
  • the supernatant was collected and the pelleted seed residues were incubated with 2 ml of hexane for 30 min at room temperature. The resulting organic phases were combined and dried under nitrogen. The dried lipids were dissolved in 200 ⁇ l of chloroform.
  • the separation of the lipid classes (TAG and various phospholipids) was achieved by thin layer chromatography (TLC) with methanol / chloroform / glacial acetic acid (65: 25: 8) as eluent.
  • TLC thin layer chromatography
  • methanol / chloroform / glacial acetic acid 65: 25: 8
  • the lipids (TAG, PC, PI / PS and PE) were identified according to authentic standards (xy), scraped from the TLC plates and reextracted with the eluent for subsequent fatty acid analysis.
  • FAMEs Fatty acid methyl esters
  • TMSH trimethylsulfonium hydroxide
  • FAMEs of DC-separated individual lipids were prepared by transmethylation with 333 ul of toluene / methanol (1: 2 v / v) and 167 ul 0.5 M NaOCH 3 in
  • the enzymes selected should be specific to ⁇ 3 substrates. Another limitation to avoid is the limiting acyl chain shuttling between PC and CoA pools described by Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16 (10): 2734-2748 was observed.
  • the acyl-CoA dependent ⁇ 6 and ⁇ 5 desaturases from the M. squamata algae were coexpressed with a ⁇ 6 elongase from the moss P. patens in Arabidopsis plants (referred to as triple Ms).
  • triple Ms a ⁇ 6 elongase from the moss P. patens in Arabidopsis plants
  • the ⁇ 6- and ⁇ 5-desaturases from the diatom P. tricornutum were labeled with the ⁇ 6 elongase from the moss P. patens in Arabidopsis plants (referred to as triple-Pt). according to Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16 (10): 2734-2748 coexpressed.
  • the plant transformation constructs encoded each gene under the control of the seed-specific USP promoter (Bäumlein et al (1991) Mol Gen Genet 225 (3): 459-67).
  • the fatty acid analysis of the individual T2 seeds revealed different new fatty acids, which were classified as ⁇ 3-18: 4 ⁇ 6 ' 9 ' 12 '15 , ⁇ 3-20: 3 ⁇ 11 ' 14 '17 , ⁇ 3- 20: 4 ⁇ 8 ' 1 U4 ' 17 and ⁇ 3-20: 5 ⁇ 5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 (for triple Ms, see Figure 13A and B) and for ⁇ 6-18: 3 ⁇ 6 ' 9 ' 12 , ⁇ 6- for triple Pt.
  • the ⁇ 3 biosynthesis pathway could be established in the transgenic triple M plants, since the ⁇ 6-desaturase from M. squamata specifically desaturates the oo3 fatty acid 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 and thus does not produce ⁇ 6 fatty acids.
  • both the ⁇ 3 and the ⁇ 6 biosynthetic pathway could be established in the Triple-Ot and Triple-Pt plants, as the ⁇ 6-desaturases from O. tauri and P. tricornutum both the oo3 fatty acid 18: 3 '' and use the ⁇ 6 fatty acid 18: 2 ⁇ 9 '12 as substrate.
  • the percentage of endogenous fatty acids 18: 2 ⁇ 9 '12 and 18: 3 ⁇ 9 ' 12 '15 and the newly formed ⁇ 3 and 006 VLCPUFA in the total fatty acid content of the transgenic Arabidopsis seeds are shown in Figures 15 and 16.
  • the endogenous fatty acids 18: 2 ⁇ 9 '12 and 18: 3 ⁇ 9 ' 12 '15 served as starting substrates of the newly introduced VLCPUF A biosynthesis.
  • the percentages of the two fatty acids were the same in all three transgenic approaches (Fig. 15 A and 16 A).
  • the most accumulating newly formed fatty acids in the Triple-Ms and Triple-Ot plants were the elongation products of the ⁇ 6 elongase, ⁇ 3-20: 4 ⁇ 8 ' n ' 14 '17 and ⁇ 3- in the Triple-Ot plants, respectively. 20: 4 ⁇ 8 ' n ' 14 '17 and ⁇ 6-20: 3 ⁇ 8 ' n '14 (Fig. 15 C and Fig. 16 C).
  • the ⁇ 6-desaturated fatty acids ⁇ 3-l 8: 4 ''' 5 and 006-18: 3 ⁇ 6 ' 9 '12 were the most abundant in the triple-Pt plants ( Figure 15B and Figure 16B).
  • Figure 2 Fatty acid profile of yeast expressing Ms ⁇ 6 with the translation initiation sequence ACATA before the ATG start codon.
  • Figure 3 Fatty acid profile of yeast expressing Ms ⁇ 5.
  • Figure 5 Distribution of fatty acids produced in yeast cultures expressing Ms ⁇ 6 or Ms ⁇ 5 on lipid classes.
  • Yeast cultures expressing the M. squamata DQsaturasm were each supplied with exogenous 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 or 20: 3 ⁇ 8 ' n ' 14 and the distribution of the fatty acids to individual lipid classes was analyzed.
  • A) and B) show the results of Ms ⁇ 6 expression in yeast.
  • C) and D) show the results of Ms ⁇ 5 expression in yeast.
  • the fatty acid produced is expressed in terms of mole percent of total fatty acids in each lipid class (A and C) and in mole percent of total lipid-associated produced fatty acids (B and D).
  • PC Phosphatidylcholine
  • PS Phosphatidylserine
  • PI Phosphatidylinositol
  • PE Phosphatidylethanolamine
  • neutral lipids NL
  • FIG. 6 The establishment of an EPA biosynthesis pathway in yeast.
  • the yeast strain INVScI was either transformed with the empty vector (A) or the various co-expression constructs were supplemented with the fatty acid 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 (B and C). Cell pellet FAMEs were analyzed by GC.
  • FIG. 7 Enrichment of EPA in yeast.
  • Figure 8 Distribution of stearidonic acid and arachidonic acid in different
  • Arachidonic acid the product of ⁇ 5-desaturase, in the various lipid classes was detected in yeast cultures containing Ms ⁇ 6 ( ⁇ 6-desaturase from M. squ ⁇ m ⁇ t ⁇ ), Ot ⁇ 6 ( ⁇ 6-
  • NL neutral lipids
  • PC phosphatidylcholine
  • PI / PS phosphatidylinositol with phosphatidylserine
  • CL diphosphatidylglycerol
  • FIG. 9 Substrate specificity of Ms ⁇ 6 and Ot ⁇ 6
  • Yeast cultures were transformed with Ms ⁇ 6, Ot ⁇ 6 and the corresponding empty vector pYES2 and the FAMEs from the cultures analyzed by GC.
  • Yeast expression cultures expressing Ms ⁇ 6 and control cultures expressing Pt ⁇ 6 and Ot ⁇ 6 were, respectively, after 5 and 60 minutes after addition of exogenous 18: 3 ⁇ 9 ' 12 ' 15 substrate with respect to total fatty acids (left) and CoA-bound fatty acids (right) analyzed by GC (A).
  • Yeast expression cultures expressing Ms ⁇ 5 (on the left) and control cultures expressing Pt ⁇ 5 (on the right, respectively) were observed after 1, 4, 8 and 24 hours, respectively, after addition of exogenous 20: 3 ⁇ 8 ' n ' 14 substrate with respect to total fatty acids (left) and the CoA-bound fatty acids (right) analyzed by GC (B).
  • FIG. 11 Coexpression of ⁇ 6- and ⁇ 5-desaturases with acyl-Co A-elongases
  • the desaturases Ms ⁇ 6, Ot ⁇ 6 and Pt ⁇ 6 were in each case coexpressed with the ⁇ 6 elongase PSE1 from the moss P. patens in yeast, the fatty acid 18: 3 ⁇ 9 ' 12 '15 fed and analyzed the fatty acid composition by GC (A).
  • A a control served a culture that had been transformed with the empty vector pESC-LEU.
  • the desaturases Ms ⁇ 5 and Pt ⁇ 5 were each coexpressed with the ⁇ 5 elongase OtELO5 from O.
  • FIG. 12 Binary pCAMBIA vectors for the transformation of plants
  • LB and RB left and right T-DNA boundaries
  • USP Viciafaba USP promoter
  • Ms ⁇ 6 and Pt ⁇ 6 ⁇ 6-desaturases from M. squamata and P. tricornutum, respectively
  • Ms ⁇ 5 and Pt ⁇ 5 ⁇ 5-desaturases from M. squamata and P. tricornutum, respectively
  • PSE1 ⁇ 6 elongase from P. patens
  • OCS terminator region of the octopine synthase gene of A. tumefaciens
  • 35S-Prom 35S promoter of CaMV
  • 35S term CaMV 35S terminator
  • bar glufosinate resistance gene
  • Kan kanamycin resistance gene
  • FIG. 13 Fatty acid analysis of Arabidopsis seeds
  • FIG. 14 Fatty acid analysis of triple Ms, triple Ot and triple Pt Arabidopsis seeds Fatty Acid Profiles of Single Seed Analyzes of Triple-Ms, Triple-Ot and Triple-Pt Plants.
  • Representative GC fatty acid profiles of single seeds of the transgenic triple Ms (A), triple-Ot (B) and triple-Pt (C) Arabidopsis plants are shown from three to eight independent measurements. The fatty acids were compared and identified by comparison with an authentic standard mixture (D).
  • FIG. 15 ⁇ 3 fatty acid content of transgenic Ar ⁇ bidopsis plants
  • Figure 16 ⁇ 6-F acid content of transgenic Ar ⁇ bidopsis plants Single seed analysis of two or three independent Triple-Ot and Triple-Pt Ar ⁇ bidopsis lines was performed.
  • A averages and individual values of seed analyzes of ⁇ 6-18: 2 ⁇ 9 '12
  • B the ⁇ 6 desaturation product ⁇ 6-18: 3 ⁇ 6 ' 9 '12
  • C the elongation product of the ⁇ 6 elongase, ⁇ 6-20: 3 ⁇ 8 ' ⁇ ' 14
  • D the final product of the ⁇ 6-VLCPUFA biosynthetic pathway AA, ⁇ 6-20: 4 ⁇ 5 ' 8 ' n '14 .

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Abstract

The invention relates to a method for producing polyunsaturated fatty acids, particularly long-chain polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid and/or eicosapentaenoic acid, in a transgenic organism by introducing nucleic acid that code for polypeptides having ?-6 desaturase, ?-6 elongase, and/or ?-5 desaturase activity into the organism. Advantageously, the ?-6 desaturase and the ?-5 desaturase are obtained from Mantoniella squamata while the ?-6 elongase is obtained from Physcomitrella patens. Advantageously, a gene coding for a ?-3 desaturase is also expressed in the organism. In another advantageous embodiment of said method, other nucleic acid sequences coding for polypeptides of fatty acid and lipid metabolism biosynthesis can be expressed in the organism. The nucleic acid sequences coding for a ?-8 desaturase, ?-12 desaturase, ?-15 desaturase, ?-4 desaturase, ?-9 elongase, and/or ?-5 elongase activity are particularly advantageous therefor.

Description

Verfahren zur Herstellung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren in transgenen Organismen Process for the production of polyunsaturated fatty acids in transgenic organisms

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbesondere langkettigen mehrfach ungesättigten Fettsäuren wie Arachidonsäure und/oder Eicosapentaensäure, in einem transgenen Organismus, indem Nukleinsäuren in den Organismus eingebracht werden, die für Polypeptide mit Δ6-Desaturase, Δ6-Elongase- und/oder Δ5-Desaturase-Aktivität kodieren. Vorteilhaft stammen die Δ6-Desaturase und die Δ5- Desaturase aus Mantoniella squamata und die Δ6-Elongase aus Physcomitrella patens. Vorteilhaft wird in dem Organismus weiterhin ein Gen, das für eine ω3-Desaturase kodiert, exprimiert. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens können weitere Nukleinsäuresequenzen, die für Polypeptide der Biosynthese des Fettsäure- und Lipidstoffwechsels kodieren, in dem Organismus exprimiert werden. Besonders vorteilhaft sind hierfür die Nukleinsäuresequenzen, die für eine Δ8-Desaturase-, Δ12-Desaturase-, Δ15- Desaturase-, Δ4-Desaturase-, Δ9-Elongase- und/oder Δ5-Elongase-Aktivität kodieren. DieThe present invention relates to a process for the preparation of polyunsaturated fatty acids, in particular long-chain polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid, in a transgenic organism by introducing into the organism nucleic acids which are suitable for polypeptides having Δ6-desaturase, Δ6-elongase and / or Δ5-desaturase activity. Advantageously, the Δ6-desaturase and Δ5-desaturase are from Mantoniella squamata and the Δ6 elongase is from Physcomitrella patens. Advantageously, a gene which codes for a ω3-desaturase is also expressed in the organism. In a further advantageous embodiment of the method, further nucleic acid sequences coding for polypeptides of the biosynthesis of the fatty acid and lipid metabolism can be expressed in the organism. Particularly advantageous for this purpose are the nucleic acid sequences which code for a Δ8-desaturase, Δ12-desaturase, Δ15-desaturase, Δ4-desaturase, Δ9-elongase and / or Δ5-elongase activity. The

Erfindung betrifft weiterhin die erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen, Vektoren enthaltend die Nukleinsäuresequenzen und/oder die Nukleinsäurekonstrukte sowie transgene Organismen enthaltend die vorgenannten Nukleinsäuresequenzen, Nukleinsäurekonstrukte und/oder Vektoren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Ölen, Lipiden und/oder Triacylglyceriden mit einem erhöhten Gehalt an langkettigen mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Ein weiterer Teil der Erfindung betrifft Öle, Lipide und/oder Fettsäuren hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren Verwendung, insbesondere die Verwendung in Futteroder Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika.The invention further relates to the nucleic acid sequences according to the invention, vectors comprising the nucleic acid sequences and / or the nucleic acid constructs and transgenic organisms containing the abovementioned nucleic acid sequences, nucleic acid constructs and / or vectors. Furthermore, the invention relates to a process for the preparation of oils, lipids and / or triacylglycerides having an increased content of long-chain polyunsaturated fatty acids. Another part of the invention relates to oils, lipids and / or fatty acids prepared by the process according to the invention and their use, in particular the use in feed or food, cosmetics or pharmaceuticals.

Fettsäuren und Triacylglyceride haben eine Vielzahl von Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, der Tierernährung, der Kosmetik und im Pharmabereich. Je nachdem, ob es sich um freie gesättigte und ungesättigte Fettsäuren oder um Triacylglyceride mit einem erhöhten Gehalt an gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren handelt, sind sie für die unterschiedlichsten Anwendungen geeignet. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Linol- und Linolensäure sind für Säuge- - J -Fatty acids and triacylglycerides have a variety of uses in the food, animal nutrition, cosmetics and pharmaceutical industries. Depending on whether they are free saturated and unsaturated fatty acids or triacylglycerides with an increased content of saturated or unsaturated fatty acids, they are suitable for a wide variety of applications. Polyunsaturated fatty acids such as linoleic and linolenic acid are essential for - J -

tiere essentiell, da sie nicht von diesen selbst hergestellt werden können. Deshalb sind mehrfach ungesättigte ω3 -Fettsäuren und 006 -Fettsäuren ein wichtiger Bestandteil der tierischen und menschlichen Nahrung.animals are essential because they can not be produced by them. Therefore, polyunsaturated ω3 fatty acids and 006 fatty acids are an important component of animal and human food.

Mehrfach ungesättigte langkettige ω3 -Fettsäuren wie Eicosapentaensäure (= EPA,Polyunsaturated long-chain ω3-fatty acids such as eicosapentaenoic acid (= EPA,

C20:5Δ5'8'n'14'17) oder Docosahexaensäure (= DHA, C22:6Δ4'7'10'13'16'19) sind wichtige Komponenten der menschlichen Ernährung aufgrund ihrer verschiedenen Rollen in der Gesundheit, die Aspekte wie die Entwicklung des kindlichen Gehirns, der Funktionalität des Auges, der Synthese von Hormonen und anderer Signalstoffe, sowie die Vorbeugung von Herz-Kreislauf- Beschwerden, Krebs und Diabetes umfassen. Es besteht aus diesem Grund ein Bedarf an der Produktion mehrfach ungesättigter langkettiger Fettsäuren.C20: 5 Δ5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 ) or docosahexaenoic acid (= DHA, C2 2: 6 Δ4 ' 7 ' 10 ' 13 ' 16 '19 ) are important components of the human diet because of their different roles in health Aspects such as the development of the child's brain, the functionality of the eye, the synthesis of hormones and other signaling substances, as well as the prevention of cardiovascular complaints, cancer and diabetes include. There is therefore a need for the production of polyunsaturated long-chain fatty acids.

Aufgrund der heute üblichen Zusammensetzung der menschlichen Nahrung ist ein Zusatz von mehrfach ungesättigten ω3 -Fettsäuren, die bevorzugt in Fischölen vorkommen, zur Nahrung besonders wichtig. So werden beispielsweise mehrfach ungesättigte Fettsäuren DHA oder EPA Babynahrung zur Erhöhung des Nährwertes zugesetzt. Der ungesättigten Fettsäure DHA wird dabei ein positiver Effekt auf die Entwicklung und Aufrechterhaltung von Gehirnfunktionen zugeschrieben.Due to the customary composition of human food today, addition of ω3 polyunsaturated fatty acids, which are preferred in fish oils, is particularly important for food. Thus, for example, polyunsaturated fatty acids DHA or EPA baby food are added to increase the nutritional value. The unsaturated fatty acid DHA is thereby attributed a positive effect on the development and maintenance of brain functions.

Im folgenden werden mehrfach ungesättigte Fettsäuren als PUFA, PUFAs, LCPUFA oderThe following are polyunsaturated fatty acids as PUFA, PUFAs, LCPUFA or

LCPUFAs bezeichnet (poly unsaturated fatty acids, PUFA, mehrfach ungesättigte Fettsäuren; long chain poly unsaturated fatty acids, LCPUFA, langkettige mehrfach ungesättigte Fettsäuren).LCPUFAs (poly unsaturated fatty acids, PUFA, polyunsaturated fatty acids, LCPUFA, long-chain polyunsaturated fatty acids).

Hauptsächlich werden die verschiedenen Fettsäuren und Triglyceride aus Mikroorganismen wie Mortierella oder Schizochytrium oder aus Öl-produzierenden Pflanzen wie Soja oder Raps, Algen wie Crypthecodinium oder Phaeodactylum und weiteren gewonnen, wobei sie in der Regel in Form ihrer Triacylglyceride (= Triglyceride = Triglycerole) anfallen. Sie können aber auch aus Tieren wie z.B. Fischen gewonnen werden. Die freien Fettsäuren werden vorteilhaft durch Verseifung hergestellt. Sehr langkettige mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie DHA, EPA, Arachidonsäure (= ARA, C20:4Δ5'8'π'14), Dihomo-γ-linolensäure (C20:3Δ8'n'14) oderMainly the different fatty acids and triglycerides are from microorganisms like Mortierella or Schizochytrium or from oil-producing plants like soy or rapeseed, algae such as Crypthecodinium or Phaeodactylum and others obtained, they usually incurred in the form of their triacylglycerols (= triglycerides = triglycerols). But they can also be obtained from animals such as fish. The free fatty acids are advantageously prepared by saponification. Very long-chain polyunsaturated fatty acids such as DHA, EPA, arachidonic acid (= ARA, C20: 4 Δ5 ' 8 ' π '14 ), dihomo-γ-linolenic acid (C20: 3 Δ8 ' n '14 ) or

Docosapentaensäure (DPA, Q22:5Δ7'10'13'16'19) werden in Ölfruchtpflanzen wie Raps, Soja, Sonnenblume, Färbersafior nicht synthetisiert. Übliche natürliche Quellen für diese Fettsäuren sind Fische wie Hering, Lachs, Sardine, Goldbarsch, Aal, Karpfen, Forelle, Heilbutt, Makrele, Zander oder Thunfisch oder Algen.Docosapentaenoic acid (DPA, Q22: 5 Δ7 ' 10 ' 13 ' 16 ' 19 ) is not synthesized in oilseed crops such as rapeseed, soybean, sunflower, safflower. Common natural sources of these fatty acids are fish such as herring, salmon, sardine, perch, eel, carp, trout, halibut, mackerel, zander or tuna or algae.

Je nach Anwendungszweck werden Öle mit gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren bevorzugt. So werden z.B. in der humanen Ernährung Lipide mit ungesättigten Fettsäuren, insbesondere mehrfach ungesättigten Fettsäuren bevorzugt. Den mehrfach ungesättigten ω3 -Fettsäuren wird dabei ein positiver Effekt auf den Cholesterinspiegel im Blut und damit auf die Möglichkeit der Prävention einer Herzerkrankung zugeschrieben. Durch Zugabe dieser ω3 -Fettsäuren zurDepending on the application, oils with saturated or unsaturated fatty acids are preferred. Thus, e.g. in the human diet lipids with unsaturated fatty acids, in particular polyunsaturated fatty acids are preferred. The polyunsaturated ω3-fatty acids thereby a positive effect on the cholesterol level in the blood and thus the possibility of preventing heart disease is attributed. By adding these ω3-fatty acids to

Nahrung kann das Risiko einer Herzerkrankung, eines Schlaganfalls oder von Bluthochdruck deutlich verringert werden. Auch entzündliche, speziell chronisch entzündliche Prozesse im Rahmen immunologischer Erkrankungen wie rheumatoider Arthritis lassen sich durch ω3- Fettsäuren positiv beeinflussen. Sie werden deshalb Lebensmitteln, speziell diätetischen Lebensmitteln zugegeben oder finden in Medikamenten Anwendung.Food can significantly reduce the risk of heart disease, stroke or high blood pressure. Also, inflammatory, especially chronic inflammatory processes in the context of immunological diseases such as rheumatoid arthritis can be positively influenced by ω3 fatty acids. They are therefore added to foods, especially dietary foods, or are used in medicines.

ω3- und oo6-Fettsäuren sind Vorläufer von Gewebshormonen, den sogenannten Eicosanoiden wie den Prostaglandinen, die sich von der Dihomo-γ-linolensäure, der Arachidonsäure und der Eicosapentaensäure ableiten, und den Thromboxanen und Leukotrienen, die sich von der Arachidonsäure und der Eicosapentaensäure ableiten. Eicosanoide (sog. PG2-SeHe), die aus ω6- Fettsäuren gebildet werden, fördern in der Regel Entzündungsreaktionen, während Eicosanoide (sog. PG3-Serie) aus ω3- Fettsäuren geringe oder keine entzündungsfördernde Wirkung haben.ω3 and oo6 fatty acids are precursors of tissue hormones, the so-called eicosanoids such as the prostaglandins derived from dihomo-γ-linolenic acid, arachidonic acid and eicosapentaenoic acid, and thromboxanes and leukotrienes derived from arachidonic acid and eicosapentaenoic acid , Eicosanoids (so-called PG 2 -SeHe), which are made of ω6- Fatty acids are formed, usually promote inflammatory reactions, while eicosanoids (so-called PG3 series) of ω3 fatty acids have little or no pro-inflammatory effect.

Aufgrund ihrer positiven Eigenschaften hat es in der Vergangenheit nicht an Ansätzen gefehlt, Gene, die an der Synthese von Fettsäuren bzw. Triglyceriden beteiligt sind, für die Herstellung von Ölen in verschiedenen Organismen mit geändertem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren verfügbar zu machen. So wird in WO 91/13972 eine Δ9-Desaturase beschrieben, in WO 93/11245 eine Δ15- Desaturase und in WO 94/11516 eine Δ12-Desaturase. Weitere Desaturasen werden beispielsweise in EP-A-O 550 162, WO 94/18337, WO 97/30582, WO 97/21340, WO 95/18222, EP-A-O 794 250, Stukey et al, J. Biol. Chem., 265, 1990: 20144-20149, Wada et al., Nature 347, 1990: 200-203 oder Huang et al., Lipids 34, 1999: 649-659 beschrieben. In der Regel erfolgt die Charakterisierung membrangebundener Desaturasen durch Einbringung in einen geeigneten Organismus, der anschließend auf Enzymaktivität mittels Edukt- und Produktanalyse untersucht wird. Δ6-Desaturasen werden in WO 93/06712, US 5,614,393, US 5,614,393, WO 96/21022, WO 00/21557 und WO 99/27111 beschrieben und auch die Anwendung zur Produktion in transgenen Organismen ist beschrieben wie in WO 98/46763 WO 98/46764, WO 98/46765. Dabei wird auch die Expression verschiedener Desaturasen wie in WO 99/64616 oder WO 98/46776 und die Bildung mehrfach ungesättigter Fettsäuren beschrieben.Due to their positive properties, there have been no shortage of attempts in the past to make genes involved in the synthesis of fatty acids or triglycerides available for the production of oils in various organisms with modified levels of unsaturated fatty acids. Thus, WO 91/13972 describes a Δ9-desaturase, in WO 93/11245 a Δ15-desaturase and in WO 94/11516 a Δ12-desaturase. Further desaturases are described, for example, in EP-AO 550 162, WO 94/18337, WO 97/30582, WO 97/21340, WO 95/18222, EP-A-0 794 250, Stukey et al., J. Biol. Chem., 265, 1990: 20144-20149, Wada et al., Nature 347, 1990: 200-203 or Huang et al., Lipids 34, 1999: 649-659. As a rule, the characterization of membrane-bound desaturases takes place by introduction into a suitable organism, which is subsequently examined for enzyme activity by means of reactant and product analysis. Δ6-desaturases are described in WO 93/06712, US 5,614,393, US 5,614,393, WO 96/21022, WO 00/21557 and WO 99/27111 and also the application for production in transgenic organisms is described as in WO 98/46763 WO 98 / 46764, WO 98/46765. It also describes the expression of various desaturases as in WO 99/64616 or WO 98/46776 and the formation of polyunsaturated fatty acids.

Die polyungesättigten Fettsäuren können entsprechend ihrem Desaturierungsmuster in zwei große Klassen, die ω6- oder ω3 -Fettsäuren eingeteilt werden, die metabolisch und funktionell unterschiedlich Aktivitäten haben (Fig. 1). AIs Ausgangsprodukt für den coό-Stoffwechselweg fungiert die Fettsäure Linolsäure (18:2 ' ), während der ω3-Weg über Linolensäure (18:3Δ9'12'15) abläuft. Linolensäure wird dabei durch die Aktivität einer Δ15- bzw. ω3-Desaturase gebildet (Tocher et al. 1998, Prog. Lipid Res. 37, 73-117; Domergue et al. 2002, Eur. J. Biochem. 269, 4105-4113).The polyunsaturated fatty acids can be classified according to their desaturation pattern into two broad classes, the ω6 or ω3 fatty acids, which have metabolically and functionally different activities (Figure 1). The fatty acid linoleic acid (18: 2 ') acts as the starting material for the co-pathway, while the ω3 pathway proceeds via linolenic acid (18: 3 Δ9 ' 12 '15 ). Linolenic acid is formed by the activity of Δ15- or ω3-desaturase (Tocher et al., 1998, Prog. Lipid Res., 37, 73-117, Domergue et al., 2002, Eur. J. Biochem., 269, 4105-4113 ).

Säugetiere und damit auch der Mensch verfügen über keine entsprechende Desaturaseaktivität (Δ12- und ω3-Desaturase) und müssen diese Fettsäuren (essentielle Fettsäuren) über die Nahrung aufnehmen. Über die Abfolge von Desaturase- und Elongase-Reaktionen werden dann aus diesen Vorstufen die physiologisch wichtigen polyungesättigten Fettsäuren ARA, eine oo6-Fettsäure, und die beiden ω3 -Fettsäuren EPA und DHA synthetisiert. Die Applikation von ω3 -Fettsäuren zeigt dabei die oben beschriebene therapeutische Wirkung bei der Behandlung von Herz-Kreislaufkrankheiten.Mammals and therefore humans do not have the corresponding desaturase activity (Δ12- and ω3-desaturase) and must ingest these fatty acids (essential fatty acids) through the diet. Through the succession of desaturase and elongase reactions, the physiologically important polyunsaturated fatty acids ARA, an oo6 fatty acid, and the two ω3-fatty acids EPA and DHA are then synthesized from these precursors. The application of ω3-fatty acids shows the above-described therapeutic effect in the treatment of cardiovascular diseases.

Die Verlängerung von Fettsäuren durch Elongasen um 2 bzw. 4 C-Atome ist für die Produktion von C20- bzw. C22 -PUFAs von entscheidender Bedeutung. Dieser Prozess verläuft überThe elongation of fatty acids by elongases of 2 and 4 C atoms, respectively, is of crucial importance for the production of C20 and C22 PUFAs, respectively. This process is over

4 Stufen. Der erste Schritt stellt die Kondensation von Malonyl-CoA an das Fettsäure -Acyl-CoA durch die Ketoacyl-CoA-Synthase (KCS, im weiteren Text als Elongase bezeichnet). Es folgt dann ein Reduktionsschritt (Ketoacyl-CoA-Reduktase, KCR), ein Dehydratationsschritt (Dehydratase) und ein abschließender Reduktionsschritt (Enoyl-CoA-Reduktase). Es wurde postuliert, dass die Aktivität der Elongase die Spezifität und Geschwindigkeit des gesamten Prozesses beeinflusst.4 steps. The first step is the condensation of malonyl-CoA on the fatty acid acyl-CoA by ketoacyl-CoA synthase (KCS, hereinafter referred to as elongase). This is followed by a reduction step (ketoacyl-CoA reductase, KCR), a dehydration step (dehydratase) and a final reduction step (enoyl-CoA reductase). It has been postulated that the activity of elongase affects the specificity and speed of the whole process.

Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von ARA und/oder EPA besitzen einige Nachteile. In der Regel werden beide Fettsäuren als ein Gemisch in den Verfahren erhalten. Das einzige bekannte Verfahren zur Herstellung von Arachidonsäure mit geringen Anteilen an EPA ist ein pilzliches, fermentatives Verfahren. Dies ist eine Ölquelle, die aus ernährungsphysiologischer Sicht suboptimal ist, da sie Fettsäuren enthält, die in der menschlichen Nahrung sonst nicht vorkommen. Als weitere Arachidonsäurequelle kommen Eilipide in Frage. Diese enthalten allerdings hohe Phospholipidanteile wie Cholesterin, die für eine breite Verwendung in Nahrungsmitteln eher nachteilig sind.The previously known processes for the preparation of ARA and / or EPA have some disadvantages. In general, both fatty acids are obtained as a mixture in the process. The only known process for producing arachidonic acid with low levels of EPA is a fungal, fermentative process. This is an oil source that is sub-optimal from a nutritional point of view because it contains fatty acids that are otherwise absent in human food. As further arachidonic acid source Eilipide come into question. However, these contain high levels of phospholipids, such as cholesterol, which tend to be detrimental to widespread use in foods.

Höhere Pflanzen enthalten mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Linolsäure (Cl 8:2) und Linolensäure (C18:3). ARA, EPA und/oder DHA kommen im Samenöl höherer Pflanzen gar nicht oder nur in Spuren vor. Es wäre jedoch vorteilhaft, in höheren Pflanzen, bevorzugt in Ölsaaten wie Raps, Lein, Sonnenblume und Soja, LCPUFAs herzustellen, da auf diese Weise große Mengen qualitativ hochwertiger LCPUFAs für die Lebensmittelindustrie, die Tierernährung und für pharmazeutische Zwecke kostengünstig gewonnen werden können. Hierzu müssen vorteilhaft über gentechnische Methoden Gene kodierend für Enzyme der Biosynthese von LCPUFAs in Ölsaaten eingeführt und exprimiert werden. Dies sind Gene, die beispielsweise für Δ6-Desaturasen, Δ6-Elongasen, Δ5-Desaturasen oder Δ4-Desaturasen kodieren. Diese Gene können vorteilhaft aus Mikroorganismen und niederen Pflanzen isoliert werden, die LCPUFAs herstellen und in Membranen oder Triacylglyceride einbauen. So konnten bereits Δ6-Desaturase- Gene aus dem Moos Physcomitrella patens und Δ6-Elongase-Gene aus P. patens und dem Nematoden C. elegans isoliert werden.Higher plants contain polyunsaturated fatty acids such as linoleic acid (Cl 8: 2) and linolenic acid (C18: 3). ARA, EPA and / or DHA are not present in the seed oil of higher plants or only in traces. However, it would be advantageous to produce LCPUFAs in higher plants, preferably in oilseeds such as oilseed rape, linseed, sunflower and soybeans, as this will enable large quantities of high quality LCPUFAs to be obtained inexpensively for the food, animal and pharmaceutical industries. For this purpose, gene coding for enzymes of the biosynthesis of LCPUFAs in oilseeds must be advantageously introduced and expressed via genetic engineering methods. These are genes which encode, for example, Δ6-desaturases, Δ6-elongases, Δ5-desaturases or Δ4-desaturases. These genes can be advantageously isolated from microorganisms and lower plants that produce LCPUFAs and incorporate them into membranes or triacylglycerides. For example, Δ6-desaturase genes from the moss Physcomitrella patens and Δ6 elongase genes from P. patens and the nematode C. elegans have already been isolated.

Erste transgene Pflanzen, die Gene kodierend für Enzyme der LCPUF A-Biosynthese enthalten und exprimieren und LCPUFAs produzieren wurden beispielsweise in DE 102 19 203 erstmals beschrieben. Diese Pflanzen produzieren allerdings LCPUFAs in Mengen, die für eine Aufarbeitung noch weiter optimiert werden müssen. Um eine Anreicherung der Nahrung und des Futters mit diesen mehrfach ungesättigten Fettsäuren zu ermöglichen, besteht daher nach wie vor ein großer Bedarf an einem einfachen, kostengünstigen Verfahren zur Herstellung dieser mehrfach ungesättigten Fettsäuren speziell ARA und EPA und speziell in eukaryontischen Systemen.First transgenic plants which contain and express genes encoding enzymes of the LCPUF A biosynthesis and produce LCPUFAs have for the first time been described in DE 102 19 203, for example. However, these plants produce LCPUFAs in quantities that need further optimization for processing. Therefore, in order to facilitate fortification of food and feed with these polyunsaturated fatty acids, there is still a great need for a simple, inexpensive process for preparing these polyunsaturated fatty acids, especially ARA and EPA, and especially in eukaryotic systems.

Es bestand daher die Aufgabe ein einfaches, kostengünstiges, wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von ARA und/oder EPA zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile nicht hat. Außerdem sollte ein solches Verfahren die Synthese der Fettsäuren preiswert in nahezu beliebigen Mengen ermöglichen. Neben den Wertprodukten ARA und/oder EPA sollten möglichst wenige andere PUFAs, vorteilhaft nur entweder ω3- oder ω6-Fettsäuren, vorteilhaft nur ω3 Fettsäuren enthalten sein.It was therefore an object to develop a simple, inexpensive, economical process for the production of ARA and / or EPA, which does not have the aforementioned disadvantages. In addition, such a method should allow the synthesis of fatty acids inexpensively in almost any amount. In addition to the value products ARA and / or EPA as few other PUFAs, advantageously only either ω3 or ω6 fatty acids, advantageously only ω3 fatty acids should be included.

Eine weitere Aufgabe bestand darin weitere Gene bzw. Enzyme, die für die Synthese von LCPUFAs geeignet sind, speziell Gene, die für eine Δ5-Desaturase- oder Δ6-Desaturaseaktivität kodieren, für die Herstellung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren zur Verfügung zu stellen.A further object was to provide further genes or enzymes which are suitable for the synthesis of LCPUFAs, in particular genes which encode a Δ5-desaturase or Δ6-desaturase activity, for the production of polyunsaturated fatty acids.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung war die Bereitstellung von Genen bzw. Enzymen, die eine Verschiebung von den ω6-Fettsäuren zu den ω3 -Fettsäuren hin ermöglichen.Another object of this invention has been to provide genes and enzymes, respectively, which permit a shift from the ω6 fatty acids to the ω3 fatty acids.

Die Aufgaben der Erfindung wurden u. a. durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Arachidonsäure oder Eicosapentaensäure in transgenen Organismen gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Arachidonsäure und/oder Eicosapentaensäure in dem transgenen Organismus mindestens 1 Gew.-% bezogen auf den Gesamtlipidgehalt des transgenen Organismus ausmacht und das Verfahren folgende/n Verfahrensschritt/e umfasst: a) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO:2 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO:2 aufweisen und eine Δ6-Desaturaseaktivität haben, und/oder b) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-5-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO:3 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO:4 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO:3 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO :4 aufweisen und eine Δ-5-Desaturaseaktivität haben.The objects of the invention were achieved, inter alia, by the process according to the invention for the production of arachidonic acid or eicosapentaenoic acid in transgenic organisms, characterized in that the content of arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid in the transgenic organism is at least 1% by weight, based on the total lipid content of the transgenic organism and the method comprises the following method step (s): a) introduction of a nucleic acid sequence into the organism which codes for a polypeptide having the activity of a Δ6-desaturase, selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences resulting as a result of degenerate genetic codes from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, which code for polypeptides having at least 40% identity with SEQ ID NO: 2 at amino acid level and a Δ6 Desaturase activity, and / or b) introducing into the organism a nucleic acid sequence which codes for a polypeptide having the activity of a Δ5-desaturase, selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 3, Nucleic acid sequences resulting from the degenerate genetic code of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 derive nucleic acid sequence, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which encode polypeptides having at least 40% identity with SEQ ID NO: 4 at the amino acid level and have a Δ-5-desaturase activity.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von ω3 -Fettsäuren in transgenen Organismen, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende/n Verfahrensschritt/e umfasst: a) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO:2 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO:2 aufweisen und eine Δ-6-Desaturaseaktivität haben, und/oder b) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-5-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einerThe present invention also relates to a process for producing ω3-fatty acids in transgenic organisms, characterized in that it comprises the following process step (s): a) introduction of a nucleic acid sequence into the organism which represents a polypeptide with the activity of a Δ-6 Desaturase encoded selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences which can be derived as the result of the degenerate genetic code of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of in SEQ ID NO: 1 shown Nucleic acid sequence encoding polypeptides having at least 40% identity with SEQ ID NO: 2 at amino acid level and having a Δ6-desaturase activity, and / or b) introducing into the organism a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a Δ 5-desaturase selected from the group consisting of a

Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO:3 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO:4 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO:3 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO:4 aufweisen und eine Δ-5-Desaturaseaktivität haben.Nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 3, nucleic acid sequences which can be derived as a result of the degenerate genetic code of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which polypeptides which have at least 40% identity with SEQ ID NO: 4 at the amino acid level and have Δ5-desaturase activity.

Vorteilhaft werden jeweils die Schritte a) und b) durchgeführt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird neben der erfϊndungsgemäßen Δ-6-Desaturaseaktivität und der erfindungsgemäßen Δ-5-Desaturaseaktivität eine Δ-6-Elongaseaktivität in den Organismus eingebracht. Bevorzugt handelt es sich bei dem Organismus um einen Mikroorganismus, eine Hefe oder eine Pflanze, wobei Nutzpflanzen besonders bevorzugt sind.The steps a) and b) are advantageously carried out in each case. In a further preferred embodiment, in addition to the Δ 6-desaturase activity according to the invention and the Δ 5-desaturase activity according to the invention, a Δ 6-elongase activity is introduced into the organism. The organism is preferably a microorganism, a yeast or a plant, with useful plants being particularly preferred.

Nukleinsäuresequenzen, die für Polypeptide mit der Aktivität einer Δ-6-Elongase kodieren, und im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, sind bspw. beschrieben in WO 2007/017419, WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, WO2006/069936, WO2005/12316, Domergue et al. (2002) Eur J Biochem 269: 4105-4113; Girke et al. (1998) Plant J 15: 39-48. Bevorzugt handelt es sich bei der Δ-6-Elongase um eine Δ-6-Elongase aus dem Moos Physcomitrella patens , wie sie beispielsweise in Zank et al. (2002) Plant J. 31 :255-268 beschrieben ist. Besonders bevorzugt weist die Δ-6-Elongase die in SEQ ID No. 14 angegebene Aminosäuresequenz auf. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in die Organismen, speziell die Pflanzen, zusätzlich eine Nukleinsäuresequenz, die für eine ω-3-Desaturase kodiert, eingebracht. Geeignete Nukleinsäuresequenzen, die für eine ω-3-Desaturase kodieren, sindbspw. beschrieben in WO 2007/017419, WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, Michaelson et al. (1998) J Biol Chem 273: 19055-19059; Kaewsuwan et al. (2006) J Biol Chem. 281: 21988-97.Nucleic acid sequences which code for polypeptides having the activity of a Δ6-elongase and which can be used in the context of the invention are described, for example, in WO 2007/017419, WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, WO2006 / 069936, WO2005 / 12316, Domergue et al. (2002) Eur J Biochem 269: 4105-4113; Girke et al. (1998) Plant J 15: 39-48. Preferably, the Δ6-elongase is a Δ6-elongase from the moss Physcomitrella patens, as described, for example, in Zank et al. (2002) Plant J. 31: 255-268. Particularly preferably, the Δ-6 elongase has the sequence shown in SEQ ID NO. 14 indicated amino acid sequence. In a preferred embodiment of the method, a nucleic acid sequence which codes for an ω-3-desaturase is additionally introduced into the organisms, especially the plants. Suitable nucleic acid sequences coding for an ω-3-desaturase are, for example. described in WO 2007/017419, WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, Michaelson et al. (1998) J Biol Chem 273: 19055-19059; Kaewsuwan et al. (2006) J Biol Chem. 281: 21988-97.

Im übrigen kann der Fachmann geeignete Sequenzen der gängigen wissenschaftlichen Literatur sowie inbesondere den Gendatenbanken entnehmen und im Sinne dieser Erfindung einsetzen.Moreover, the person skilled in the art can take suitable sequences of the current scientific literature and in particular the gene databases and use them for the purposes of this invention.

Vorteilhaft enthalten die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten mehrfach ungesättigten Fettsäuren ARA und/oder EPA und weitere LCPUFAs der ω-3- oder ω-6-Fettsäurereihe mit mindestens zwei, vorteilhaft drei, vier, fünf oder sechs Doppelbindungen. Besonders vorteilhaft enthalten die Fettsäuren vier, fünf oder sechs Doppelbindungen. Im Verfahren hergestellte Fettsäuren haben vorteilhaft 18, 20 oder 22 C-Atome in der Fettsäurekette, bevorzugt enthalten die Fettsäuren 20 oder 22 Kohlenstoffatome in der Fettsäurekette. Vorteilhaft handelt es sich um ARA und/oder EPA.Advantageously, the polyunsaturated fatty acids ARA and / or EPA produced in the process according to the invention and further LCPUFAs of the ω-3 or ω-6 fatty acid series contain at least two, advantageously three, four, five or six double bonds. Particularly advantageously, the fatty acids contain four, five or six double bonds. The fatty acids produced in the process advantageously have 18, 20 or 22 carbon atoms in the fatty acid chain, preferably the fatty acids contain 20 or 22 carbon atoms in the fatty acid chain. Advantageously, it is ARA and / or EPA.

Vorteilhaft werden gesättigte Fettsäuren mit den im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren wenig oder gar nicht, vorteilhaft gar nicht umgesetzt. Unter wenig ist zu verstehen, dass im Vergleich zu mehrfach ungesättigten Fettsäuren die gesättigten Fettsäuren mit weniger als 5 % der Aktivität, vorteilhaft weniger als 3 %, besonders vorteilhaft mit weniger als 2 %, ganz besonders bevorzugt mit weniger als 1, 0,5, 0,25 oder 0,125 % der Aktivität umgesetzt werden. Diese neben den im Verfahren hergestellten Fettsäuren ARA und/oder EPA hergestellten Fettsäuren können als einzelne Fettsäuren zusätzlich im Verfahren hergestellt werden oder in einem Fettsäuregemisch vorliegen. Unter "ω3 -Fettsäuren" werden im Rahmen der Erfindung solche ungesättigten Fettsäuren verstanden, bei denen die letzte Doppelbindung in der Kohlenstoffkette bei der vom Carboxylende aus gesehen drittletzten Kohlenstoffbindung vorliegt. Beispiele für ω3 -Fettsäuren sind α-Linolensäure (18:3Δ9'12'15), Eicosapentaensäure (EPA; 20:5Δ5'8'n'14'17) und Docosahexaensäure (DHA; 22:6Λ4'7'10'13'16'19). Weitere ω3 -Fettsäuren sind dem Fachmann bekannt.Advantageously, saturated fatty acids with the nucleic acids used in the process little or not at all, advantageously not reacted. Little is to be understood that, compared to polyunsaturated fatty acids, the saturated fatty acids having less than 5% of the activity, advantageously less than 3%, particularly advantageously less than 2%, very particularly preferably less than 1, 0.5, 0.25 or 0.125% of the activity are reacted. These fatty acids prepared in addition to the fatty acids ARA and / or EPA produced in the process can additionally be prepared as individual fatty acids in the process or be present in a fatty acid mixture. In the context of the invention, "ω3-fatty acids" are understood as meaning those unsaturated fatty acids in which the last double bond in the carbon chain is present at the third-last carbon bond from the carboxyl end. Examples of ω3 fatty acids are α-linolenic acid (18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 ), eicosapentaenoic acid (EPA; 20: 5 Δ5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 ) and docosahexaenoic acid (DHA; 22: 6 Λ4 ' 7 ' 10 ' 13 ' 16 '19 ). Further ω3 -fatty acids are known to the person skilled in the art.

Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren überwiegend ω3-Fettsäuren hergestellt, d.h. das Verhältnis von hergestellten ω3 -Fettsäuren zu hergestellten ω6-Fettsäuren beträgt mindestens 5:1, 6:1 oder 7: 1, bevorzugt mindestens 8:1, 9:1 oder 10:1, besonders bevorzugt mindestens 12:1 , 15:1 , 18:1 oder 20:1. Am meisten bevorzugt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren keine ω6-Fettsäuren hergestellt. Somit besitzen die erfindungsgemäßen Δ-6-Desaturasen und Δ- 5-Desaturasen aus Mantoniella squamata gegenüber den Desaturasen des Standes der Technik wie beispielsweise den Desaturasen aus Ostreococcus tauri und Phaeodactylum tricornutum den Vorteil der ω3-Spezifϊtät (siehe beispielsweise Abbildungen 15 und 16).In the process according to the invention, predominantly ω3-fatty acids are produced, i. the ratio of ω3 fatty acids produced to ω6 fatty acids produced is at least 5: 1, 6: 1 or 7: 1, preferably at least 8: 1, 9: 1 or 10: 1, more preferably at least 12: 1, 15: 1 , 18: 1 or 20: 1. Most preferably, no ω6 fatty acids are produced by the process of the present invention. Thus, the Δ-6-desaturases and Δ5-desaturases of Mantoniella squamata according to the invention have the advantage of ω3 specificity over the desaturases of the prior art, such as, for example, the desaturases from Ostreococcus tauri and Phaeodactylum tricornutum (see, for example, Figures 15 and 16).

Vorteilhaft werden die vorgenannten Nukleinsäuresequenzen, die für Δ-6-Desaturasen, Δ-5- Desaturasen und/oder Δ-6-Elongasen und/oder ω-Desaturasen kodieren, in Kombination mit weiteren Genen des Fettsäure- und/oder Lipidstoffwechsels exprimiert, wie z.B. Nuklein- säuresequenzen, die für Polypeptide mit Δ-8-Desaturase-, Δ-12-Desaturase-, Δ-15-Desaturase-, Δ-4-Desaturase-, Δ-9-Elongase- und/oder Δ-5-Elongaseaktivität kodieren.Advantageously, the abovementioned nucleic acid sequences which code for Δ-6-desaturases, Δ-5-desaturases and / or Δ-6-elongases and / or ω-desaturases are expressed in combination with further genes of the fatty acid and / or lipid metabolism, such as eg Nucleic acid sequences corresponding to polypeptides having Δ-8-desaturase, Δ-12-desaturase, Δ-15-desaturase, Δ-4-desaturase, Δ-9 elongase and / or Δ-5 elongase activity encode.

Geeignete Nukleinsäuresequenzen, die für Polypeptide mit Δ-5-Elongase-, Δ-12-Desaturase- oder Δ-4-Desaturaseaktivität kodieren, sind beschrieben in WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, WO2006/069936, WO2005/012316, Meyer et al. (2004) J. Lipid Res. 45: 1899-1909, Meyer et al. (2003) Biochemistry 42: 9779-88. Die Aminosäuresequenz einer geeigneten Δ-5-Elongase ist auch in SEQ ID No. 16 angegeben.Suitable nucleic acid sequences which code for polypeptides having Δ-5-elongase, Δ-12-desaturase or Δ-4-desaturase activity are described in WO 2006/069710, WO 2006/100241, WO 2005/083053, WO2006 / 069936, WO2005 / 012316, Meyer et al. (2004) J. Lipid Res. 45: 1899-1909, Meyer et al. (2003) Biochemistry 42: 9779-88. The amino acid sequence of a suitable Δ-5 elongase is also shown in SEQ ID no. 16 indicated.

Im übrigen kann der Fachmann geeignete Sequenzen der gängigen wissenschaftlichen Literatur sowie inbesondere den Gendatenbanken entnehmen und im Sinne dieser Erfindung einsetzen. Dies gilt auch für die anderen im Rahmen dieser Erfindung nützlichen Gene für Enzyme, die an der Fettsäure- und Lipidbiosynthese beteiligt sind.Moreover, the person skilled in the art can take suitable sequences of the current scientific literature and in particular the gene databases and use them for the purposes of this invention. This also applies to the other genes useful in this invention for enzymes involved in fatty acid and lipid biosynthesis.

Vorteilhaft werden die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren in trans- genen Pflanzen im vegetativen Gewebe (= somatischem Gewebe) exprimiert. Unter vegetativem Gewebe ist im Sinne dieser Erfindung zu verstehen, dass das Gewebe dadurch gekennzeichnet ist, das es sich durch mitotische Teilungen vermehrt. Derartiges Gewebe entsteht auch durch asexuelle Fortpflanzung (= Apomixis) und Vermehrung. Von Vermehrung spricht man dann, wenn sich die Zahl der Individuen in aufeinander folgenden Generationen erhöht. Diese durch asexuelle Vermehrung entstandenen Individuen sind mit ihren Eltern weitestgehend identisch.Advantageously, the nucleic acids used in the method according to the invention are expressed in transgenic plants in the vegetative tissue (= somatic tissue). For the purposes of this invention, vegetative tissue is to be understood as meaning that the tissue is characterized by multiplying by mitotic divisions. Such tissue also arises from asexual reproduction (= apomixis) and multiplication. Propagation is when the number of individuals increases in successive generations. These individuals, born of asexual reproduction, are largely identical to their parents.

Beispiele für derartige Gewebe sind Blatt, Blüte, Wurzel, Stengel, oberirdische oder unterirdische Ausläufer (Seitensprosse, Stolonen), Rhizome, Knospen, Knollen wie Wurzelknollen oder Ausläuferknollen, Zwiebel, Brutkörper, Brutknospen, Bulbillen oder Turione. Derartige Gewebe können auch durch unechte, echte oder durch den Mensch verursachte Viviparie entstehen. Aber auch Samen, die durch Agamospermie, wie sie für Asteraceae, Poaceae oder Rosaceae typisch sind, entstanden sind, gehören zu den vegetativen Geweben, in denen vorteilhaft die Expression stattfindet. Zu einem geringeren Teil oder gar nicht werden die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren im generativen Gewebe (Keimbahngewebe) exprimiert. Unter generativem Gewebe ist im Sinne dieser Erfindung zu verstehen, dass das Gewebe sich durch meiotische Teilung bildet. Beispiele für derartige Gewebe sind Gewebe, die durch geschlecht- liche Fortpflanzung, d.h. meiotische Zellteilungen entstehen, wie z.B. Samen, die durch geschlechtliche Prozesse entstanden sind. Unter zu einem geringen Teil ist zu verstehen, dass im Vergleich zum vegetativen Gewebe die Expression gemessen auf RNA- und/oder Proteinebene weniger als 5 %, vorteilhaft weniger als 3 %, besonders vorteilhaft weniger als 2 %, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 , 0,5, 0,25 oder 0,125 % beträgt.Examples of such tissues are leaf, flower, root, stem, aboveground or subterranean shoots (lateral shoots, stolons), rhizomes, buds, tubers such as tubers or tubers, onion, broodstock, brood buds, bulbils, or turions. Such tissues can also be caused by spurious, real or man-made viviparous. But also seeds, which are caused by agamospermia, as they are typical for Asteraceae, Poaceae or Rosaceae, belong to the vegetative tissues, in which the expression takes place favorably. To a lesser extent or not at all, the nucleic acids used in the method according to the invention are expressed in the generative tissue (germline tissue). For the purposes of this invention, generative tissue is to be understood as meaning that the tissue is formed by meiotic division. Examples of such tissues are tissues which are damaged by sex. Reproduction, that is, meiotic cell divisions arise, such as seeds, which have arisen through sexual processes. To a lesser extent, it is to be understood that, as compared to the vegetative tissue, the expression measured at the RNA and / or protein level is less than 5%, advantageously less than 3%, particularly advantageously less than 2%, very particularly preferably less than 1, 0.5, 0.25 or 0.125%.

Die im Verfahren hergestellten mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind vorteilhaft in Membran- lipiden und/oder Triacylglyceriden gebunden, können aber auch als freie Fettsäuren oder aber gebunden in Form anderer Fettsäureester in den Organismen vorkommen. Dabei können sie als "Reinprodukte" oder aber vorteilhaft in Form von Mischungen verschiedener Fettsäuren oder Mischungen unterschiedlicher Phospholipide wie Phosphatidylglycol, Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin und/oder Phosphatidylserin und/oder Triacylglyceride, Mono- acylglyceride und/oder Diacylglyceride vorliegen. Vorteilhaft liegen die im Verfahren hergestellten LCPUFAs ARA und/oder EPA im Phosphatidylcholin und/oder Phosphatidyl- ethanolamin und/oder in den Triacylglyceriden vor. Die Triacylglyceride können außerdem noch weitere Fettsäuren enthalten wie kurzkettige Fettsäuren mit 4 bis 6 C- Atomen, mittelkettige Fettsäuren mit 8 bis 12 C-Atomen oder langkettigen Fettsäuren mit 14 bis 24 C-Atomen, bevorzugt enthalten sie langkettige Fettsäuren, besonders bevorzugt sind die langkettigen Fettsäuren LCPUFAs von C 18-, C20- oder C22 -Fettsäuren.The polyunsaturated fatty acids produced in the process are advantageously bound in membrane lipids and / or triacylglycerides, but may also be present as free fatty acids or bound in the form of other fatty acid esters in the organisms. They may be present as "pure products" or advantageously in the form of mixtures of different fatty acids or mixtures of different phospholipids such as phosphatidylglycol, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and / or phosphatidylserine and / or triacylglycerides, monoacylglycerides and / or diacylglycerides. The LCPUFAs ARA and / or EPA produced in the process are advantageously present in phosphatidylcholine and / or phosphatidylethanolamine and / or in the triacylglycerides. The triacylglycerides may also contain other fatty acids such as short-chain fatty acids having 4 to 6 carbon atoms, medium-chain fatty acids having 8 to 12 carbon atoms or long-chain fatty acids having 14 to 24 carbon atoms, preferably containing long-chain fatty acids, particularly preferably the long-chain Fatty acids LCPUFAs of C 18, C 20 or C 22 fatty acids.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhaft Fettsäureester mit mehrfach ungesättigten C 18-, C20- und/oder C22 -Fettsäuremolekülen mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäureester, vorteilhaft mit mindestens drei, vier, fünf oder sechs Doppelbindungen im Fettsäureester, besonders vorteilhaft von mindestens fünf oder sechs Doppelbindungen im Fettsäureester hergestellt und führen vorteilhaft zur Synthese von Linolsäure (=LA, C18:2Δ9,12), γ-Linolen- säure (= GLA, C18:3Δ6,9,12), Stearidonsäure (= SDA, C18:4Δ6,9, 12,15), Dihomo-γ-Linolen- säure (= DGLA, 20:3Δ8,l 1,14), ω-3-Eicosatetraensäure (= ETA, C20:4Δ5,8,l 1,14), Arachidon- säure (ARA, C20:4Δ5,8, 11,14), Eicosapentaensäure (EPA, C20:5Δ5,8,l 1,14,17), ω-6- Docosapentaensäure (C22:5Δ4,7, 10,13, 16), ω-6-Docosatetraensäure (C22:4Δ7, 10,13, 16), ω-3-Docosapentaensäure (= DPA, C22:5Δ7,10,13,16,19), Docosahexaensäure (= DHA,Advantageously in the process according to the invention are fatty acid esters with polyunsaturated C 18, C 20 and / or C 22 fatty acid molecules having at least two double bonds in the fatty acid ester, advantageously having at least three, four, five or six double bonds in the fatty acid ester, more preferably at least five or six double bonds produced in the fatty acid ester and lead advantageously to the synthesis of linoleic acid (= LA, C18: 2Δ9,12), γ-linolenic acid acid (= GLA, C18: 3Δ6, 9, 12), stearidonic acid (= SDA, C18: 4Δ6.9, 12.15), dihomo-γ-linolenic acid (= DGLA, 20: 3Δ8, 1.14) , ω-3-eicosatetraenoic acid (= ETA, C20: 4Δ5.8, 1.14), arachidonic acid (ARA, C20: 4Δ5.8, 11.14), eicosapentaenoic acid (EPA, C20: 5Δ5.8, l 1,14,17), ω-6-docosapentaenoic acid (C22: 5Δ4,7, 10,13,16), ω-6-docosatetraenoic acid (C22: 4Δ7, 10,13,16), ω-3-docosapentaenoic acid (= DPA, C22: 5Δ7, 10, 13, 16, 19), docosahexaenoic acid (= DHA,

C22:6Δ4,7,10,13,16,19) oder deren Mischungen, bevorzugt ARA und/oder EPA. Ganz besonders bevorzugt wird die ω-3 -Fettsäure EPA hergestellt.C22: 6Δ4, 7, 10, 13, 16, 19) or mixtures thereof, preferably ARA and / or EPA. Most preferably, the ω-3 fatty acid EPA is prepared.

Die Fettsäureester mit mehrfach ungesättigten C 18-, C20- und/oder C22 -Fettsäuremolekülen können aus den Organismen, die für die Herstellung der Fettsäureester verwendet wurden, in Form eines Öls oder Lipids beispielsweise in Form von Verbindungen wie Sphingolipiden, Phosphoglyceriden, Lipiden, Glycolipiden wie Glycosphingolipiden, Phospholipiden wie Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylcholin, Phosphatidylserin, Phosphatidylglycerol, Phosphatidylinositol oder Diphosphatidylglycerol, Monoacylglyceride, Diacylglyceride, Triacylglyceride oder sonstigen Fettsäureestern wie die AcetylCoenzymA-Ester, die die mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei, drei, vier, fünf oder sechs bevorzugt fünf oder sechs Doppelbindungen enthalten, isoliert werden, vorteilhaft werden sie in der Form ihrer Diacylglyceride, Triacylglyceride und/oder in Form des Phosphatidylcholin isoliert, besonders bevorzugt in der Form der Triacylglyceride. Neben diesen Estern sind die mehrfach ungesättigten Fettsäuren auch als freie Fettsäuren oder gebunden in anderen Verbindungen in den Organismen vorteilhaft den Pflanzen enthalten. In der Regel liegen die verschiedenen vorgenannten Verbindungen (Fettsäureester und freie Fettsäuren) in den Organismen in einer ungefähren Verteilung von 80 bis 90 Gew.-% Triglyceride, 2 bis 5 Gew.-% Diglyceride, 5 bis 10 Gew.-% Monoglyceride, 1 bis 5 Gew.-% freie Fettsäuren, 2 bis 8 Gew.-% Phospholipide vor, wobei sich die Summe der verschiedenen Verbindungen zu 100 Gew.-% ergänzt. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die hergestellten LCPUFAs mit einem Gehalt von mindestens 1, 2, 3 oder 4 Gew.-%, vorteilhaft von mindestens 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 11, 12, 13, 14 oder 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 16, 17, 18, 19 oder 20 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von mindestens 25, 30, 35 oder 40 Gew.-% bezogen auf die gesamten Fettsäuren in den transgenen Organismen, vorteilhaft in einer transgenen Pflanze hergestellt.The fatty acid esters with polyunsaturated C 18, C 20 and / or C 22 fatty acid molecules can be prepared from the organisms used for the preparation of the fatty acid esters in the form of an oil or lipid, for example in the form of compounds such as sphingolipids, phosphoglycerides, lipids, glycolipids such as glycosphingolipids, phospholipids such as phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol or diphosphatidylglycerol, monoacylglycerides, diacylglycerides, triacylglycerides or other fatty acid esters such as the acetyl-coenzymeA esters containing the polyunsaturated fatty acids having at least two, three, four, five or six preferably five or more six double bonds are isolated, advantageously they are isolated in the form of their diacylglycerides, triacylglycerols and / or in the form of phosphatidylcholine, particularly preferably in the form of the triacylglycerides. In addition to these esters, the polyunsaturated fatty acids are also included as free fatty acids or bound in other compounds in the organisms beneficial to the plants. In general, the various aforementioned compounds (fatty acid esters and free fatty acids) in the organisms in an approximate distribution of 80 to 90 wt .-% triglycerides, 2 to 5 wt .-% diglycerides, 5 to 10 wt .-% monoglycerides, 1 to 5 wt .-% of free fatty acids, 2 to 8 wt .-% phospholipids ago, wherein the sum of the various compounds to 100 wt .-% complements. In the process according to the invention, the LCPUFAs produced have a content of at least 1, 2, 3 or 4% by weight, advantageously of at least 5, 6, 7, 8, 9 or 10% by weight, preferably of at least 11.12, 13, 14 or 15 wt .-%, particularly preferably of at least 16, 17, 18, 19 or 20 wt .-%, most preferably of at least 25, 30, 35 or 40 wt .-% based on the total fatty acids in the transgenic organisms, advantageously produced in a transgenic plant.

Dabei sind die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fettsäuren ARA und/oder EPA mit einem Gehalt von mindestens 10 Gew.-% . bevorzugt von mindestens 11, 12, 13, 14 oder 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 16, 17, 18, 19, oder 20 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von mindestens 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder 31 Gew.-%, am meisten bevorzugt von mindestens 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 42, 43, 44 oder 45 Gew.-% bezogen auf die gesamten Fettsäuren in den Triacylglyceriden und/oder Phosphatidylglyceriden vorteilhaft im Phosphatidylcholin enthalten. Vorteilhaft werden die Fettsäuren in gebundener Form hergestellt. Mit Hilfe der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren lassen sich diese ungesättigten Fettsäuren an snl-, sn2- und/oder sn3-Position der vorteilhaft hergestellten Triglyceride bringen. Vorteilhaft sind mindestens 11 % der Triacylglyceride doppelt substituiert, das heißt an snl- und sn2- oder sn2- und sn3-Position substituiert. Auch dreifach substituierte Triacylglyceride sind nachweisbar. Da im erfindungsgemäßen Verfahren von den Ausgangsverbindungen Linolsäure (C 18 :2) bzw. Linolensäure (C 18 :3) mehrere Reaktionsschritte durchlaufen werden, fallen die Endprodukte des Verfahrens wie beispielsweise Arachidonsäure (ARA) oder Eicosapentaensäure (EPA) nicht als absolute Reinprodukte an, es sind immer auch Spuren oder größere Mengen der Vorstufen im Endprodukt enthalten. Sind in der Ausgangspflanze beispielsweise sowohl Linolsäure als auch Linolensäure vorhanden, so liegen die Endprodukte wie ARA oder EPA als Mischungen vor. Die Vorstufen sollten vorteilhaft nicht mehr als 20 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 15 Gew.-%, besonders bevorzugt nicht als 10 Gew.- %, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge des jeweilige Endprodukts betragen. Vorteilhaft werden im erfindungsgemäßen Verfahren in einer transgenen Pflanze als Endprodukte nur ARA oder EPA gebunden oder als freie Säuren hergestellt.The fatty acids produced in the process according to the invention are ARA and / or EPA with a content of at least 10% by weight. preferably at least 11, 12, 13, 14 or 15% by weight, more preferably at least 16, 17, 18, 19 or 20% by weight, most preferably at least 25, 26, 27, 28, 29 , 30 or 31 wt .-%, most preferably of at least 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 or 45 wt .-% based on the total fatty acids in the triacylglycerols and / or phosphatidylglycerides advantageously contained in the phosphatidylcholine. Advantageously, the fatty acids are prepared in bound form. With the aid of the nucleic acids used in the method according to the invention, these unsaturated fatty acids can be brought to the snl, sn2 and / or sn3 position of the advantageously prepared triglycerides. Advantageously, at least 11% of the triacylglycerols are doubly substituted, that is substituted at snl and sn2 or sn2 and sn3 positions. Trisubstituted triacylglycerides are also detectable. Since the starting compounds linoleic acid (C 18: 2) or linolenic acid (C 18: 3) undergo several reaction steps in the process according to the invention, the end products of the process, such as, for example, arachidonic acid (ARA) or eicosapentaenoic acid (EPA), are not produced as absolute pure products. There are always traces or larger amounts of precursors in the final product. If, for example, both linoleic acid and linolenic acid are present in the starting plant, the end products such as ARA or EPA are present as mixtures. The precursors should not be beneficial more than 20 wt .-%, preferably not more than 15 wt .-%, more preferably not more than 10 wt .-%, most preferably not more than 5 wt .-%, based on the amount of the respective end product. Advantageously, only ARA or EPA are bound in the process of the invention in a transgenic plant as end products or prepared as free acids.

Fettsäureester bzw. Fettsäuregemische, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, enthalten vorteilhaft 6 bis 15 % Palmitinsäure, 1 bis 6 % Stearinsäure; 7 - 85 % Ölsäure; 0,5 bis 8 % Vaccensäure, 0,1 bis 1 % Arachinsäure, 7 bis 25 % gesättigte Fettsäuren, 8 bis 85 % einfach ungesättigte Fettsäuren und 60 bis 85 % mehrfach ungesättigte Fettsäuren, jeweils bezogen auf 100 % und auf den Gesamtfettsäuregehalt der Organismen. Als vorteilhafte mehrfach ungesättigte Fettsäure sind in den Fettsäureestern bzw. Fettsäuregemischen bevorzugt mindestens 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 oder 1 % bezogen auf den Gesamtfettsäuregehalt an Arachidonsäure enthalten. Weiterhin enthalten die Fettsäureester bzw. Fettsäure- gemische, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, vorteilhaft Fettsäuren ausgewählt aus der Gruppe der Fettsäuren Erucasäure (13- Docosaensäure), Sterculinsäure (9,10- Methylene octadec-9-enonsäure), Malvalinsäure (8,9-Methylen Heptadec-8-enonsäure), Chaulmoogrinsäure (Cyclopentendodecansäure), Furan-Fettsäure (9,12-Epoxy-octadeca-9,l 1- dienonsäure), Vernonsäure (9,10-Epoxyoctadec-12-enonsäure), Tarinsäure (6-Octadecynon- säure), 6-Nonadecynonsäure, Santalbinsäure (tl l-Octadecen-9-ynoic acid), 6,9-Octa- decenynonsäure, Pyrulinsäure (tl0-Heptadecen-8-ynonsäure), Crepenyninsäure (9-Octadecen- 12-ynonsäure), 13,14-Dihydrooropheinsäure, Octadecen-13-ene-9,l l-diynonsäure, Petro- selensäure (cis-6-Octadecenonsäure), 9c,12t-Octadecadiensäure, Calendulasäure (8tl0tl2c- Octadecatriensäure), Catalpinsäure (9tl Itl3cθctadecatriensäure), Eleosterinsäure (9cl Itl3t- Octadecatriensäure), Jacarinsäure (8cl0tl2c-Octadecatriensäure), Punicinsäure (9cl Itl3c- Octadecatriensäure), Parinarinsäure (9cl ltlStlSc-Octadecatetraensäure), Pinolensäure (all-cis- 5,9,12-Octadecatriensäure), Labaliensäure (5,6-Octadecadienallensäure), Ricinolsäure (12- Hydroxyölsäure) und/oder Coriolinsäure (13-Hydroxy-9c,l lt-Octadecadienonsäure). Die vorgenannten Fettsäuren kommen in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fettsäureestern bzw. Fettsäuregemischen in der Regel vorteilhaft nur in Spuren vor, das heißt sie kommen bezogen auf die Gesamtfettsäuren zu weniger als 30 %, bevorzugt zu weniger als 25 %, 24 %, 23 %, 22 % oder 21 %, besonders bevorzugt zu weniger als 20 %, 15 %, 10 %, 9 %, 8 %, 7%, 6 % oder 5%, ganz besonders bevorzugt zu weniger als 4 %, 3 %, 2 % oder 1 % vor. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommen diese vorgenannten Fettsäuren bezogen auf die Gesamtfettsäuren zu weniger als 0,9%, 0,8 %, 0,7 %, 0,6 % oder 0,5 %, besonders bevorzugt zu weniger als 0,4 %, 0,3 %, 0,2 %, 0,1 % vor. Vorteilhaft enthalten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fettsäureester bzw. Fettsäuregemische weniger als 0,1 % bezogen auf die Gesamtfettsäuren oder keine Buttersäure, kein Cholesterin, keine Clupanodonsäure (= Docosapentaensäure, C22:5Δ4,8,12,15,21) sowie keine Nisinsäure (Tetracosahexaensäure, C23:6Δ3,8,12,15, 18,21).Fatty acid esters or fatty acid mixtures which have been prepared by the process according to the invention advantageously contain 6 to 15% palmitic acid, 1 to 6% stearic acid; 7 - 85% oleic acid; 0.5 to 8% of vaccenic acid, 0.1 to 1% of arachidic acid, 7 to 25% of saturated fatty acids, 8 to 85% of monounsaturated fatty acids and 60 to 85% of polyunsaturated fatty acids, based in each case on 100% and on the total fatty acid content of the organisms , As an advantageous polyunsaturated fatty acid in the fatty acid esters or fatty acid mixtures are preferably at least 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 or 1% based on the total fatty acid content of arachidonic acid. Furthermore, the fatty acid esters or fatty acid mixtures which have been prepared by the process according to the invention advantageously contain fatty acids selected from the group of the fatty acids erucic acid (13-docosaic acid), sterculic acid (9,10-methylene octadec-9-enoic acid), malvalic acid (8 , 9-methylene heptadec-8-enoic acid), chaulmoogric acid (cyclopentendodecanoic acid), furan fatty acid (9,12-epoxy-octadeca-9,1-dienanoic acid), vernoic acid (9,10-epoxyoctadec-12-enoic acid), taranic acid (6-octadecynonic acid), 6-nonadecynoic acid, santalbinic acid (tl 1-octadecen-9-ynoic acid), 6,9-octadecenynonic acid, pyrulic acid (tl0-heptadecen-8-ynonic acid), crepenynic acid (9-octadecene acid). 12-ynonic acid), 13,14-dihydrooropheic acid, octadecene-13-ene-9,1-l-diynonic acid, petroselenoic acid (cis-6-octadecenoic acid), 9c, 12t-octadecadienoic acid, calendulic acid (8-octyl-2-octadecatrienoic acid), catalpinic acid ( 9% of octadecatrienoic acid), ele- losteric acid (9% of octadecatrienc ureine), jacric acid (8cl-oct2c-octadecatrienoic acid), punicic acid (9cl Itl3c Octadecatrienoic acid), parinaric acid (9 cc octyl-octadecatetraenoic acid), pinolenic acid (all-cis-5,9,12-octadecatrienoic acid), labialic acid (5,6-octadecadienenoic acid), ricinoleic acid (12-hydroxyoleic acid) and / or coriolinic acid (13-hydroxybenzoic acid). 9c, 1 lt octadecadienoic acid). The abovementioned fatty acids are generally advantageously present only in traces in the fatty acid esters or fatty acid mixtures prepared by the process according to the invention, that is to say they come to less than 30%, preferably less than 25%, 24%, 23%, based on the total fatty acids. , 22% or 21%, more preferably less than 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6% or 5%, most preferably less than 4%, 3%, 2% or 1% ago. In a further preferred embodiment of the invention, these abovementioned fatty acids come to less than 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6% or 0.5%, more preferably less than 0, relative to the total fatty acids. 4%, 0.3%, 0.2%, 0.1% ago. Advantageously, the fatty acid esters or mixtures of fatty acids prepared by the process according to the invention contain less than 0.1% based on the total fatty acids or no butyric acid, no cholesterol, no clupanodonic acid (= docosapentaenoic acid, C22: 5Δ4, 8, 12, 15, 21) and no nisic acid (Tetracosahexaenoic acid, C23: 6Δ3, 8, 12, 15, 18, 21).

Durch die erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen bzw. im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen kann eine Steigerung der Ausbeute an mehrfach ungesättigten Fettsäuren von mindestens 50 %, vorteilhaft von mindestens 80 %, besonders vorteilhaft von mindestens 100 %, ganz besonders vorteilhaft von mindestens 150 % gegenüber dem nicht transgenen Ausgangsorganismus, beispielsweise einer Hefe, einer Alge, einem Pilz oder einer Pflanze wie Arabidopsis oder Lein beim Vergleich in der GC-Analyse erreicht werden.By the nucleic acid sequences according to the invention or in the method according to the invention used nucleic acid sequences can increase the yield of polyunsaturated fatty acids of at least 50%, preferably at least 80%, more preferably at least 100%, most preferably at least 150% compared to the non-transgenic starting organism For example, a yeast, an alga, a fungus, or a plant such as Arabidopsis or flax can be obtained by comparison in GC analysis.

Auch chemisch reine mehrfach ungesättigte Fettsäuren oder Fettsäurezusammensetzungen sind nach den vorbeschriebenen Verfahren darstellbar. Dazu werden die Fettsäuren oder die Fettsäure- zusammensetzungen aus dem Organismus wie den Mikroorganismen oder den Pflanzen oder dem Kulturmedium, in dem oder auf dem die Organismen angezogen wurden, oder aus dem Organismus und dem Kulturmedium in bekannter Weise beispielsweise über Extraktion, Destillation, Kristallisation, Chromatographie oder Kombinationen dieser Methoden isoliert. Diese chemisch reinen Fettsäuren oder Fettsäurezusammensetzungen sind für Anwendungen im Bereich der Lebensmittelindustrie, der Kosmetikindustrie und besonders der Pharmaindustrie vorteilhaft.Also, chemically pure polyunsaturated fatty acids or fatty acid compositions can be prepared by the methods described above. For this purpose, the fatty acids or the fatty acid compositions from the organism such as the microorganisms or the plants or the culture medium in which or on which the organisms were grown, or isolated from the organism and the culture medium in a known manner, for example via extraction, distillation, crystallization, chromatography or combinations of these methods. These chemically pure fatty acids or fatty acid compositions are advantageous for applications in the food industry, the cosmetics industry and especially the pharmaceutical industry.

Als Organismus für die Herstellung im erfindungsgemäßen Verfahren kommen prinzipiell alle Organismen wie Mikroorganismen, nicht-humane Tiere oder Pflanzen in Frage. Als Pflanzen kommen prinzipiell alle Pflanzen in Frage, die in der Lage sind Fettsäuren zu synthetisieren wie alle dicotylen oder monokotylen Pflanzen, Algen oder Moose.In principle, all organisms such as microorganisms, non-human animals or plants come into question as organism for the preparation in the process according to the invention. As plants, in principle, all plants are in question, which are able to synthesize fatty acids as all dicotyledonous or monocotyledonous plants, algae or mosses.

Bei den Pflanzen handelt es sich vorteilhaft um Nutzpflanzen. Unter Nutzpflanzen sind Pflanzen zu verstehen, die der Nahrungsproduktion für Mensch und Tier, der Produktion von Genussmitteln, Fasern und Pharmazeutika dienen wie Getreide z.B. Mais, Reis, Weizen, Gerste, Hirse, Hafer, Roggen, Buchweizen; wie Knollen z.B. Kartoffel, Maniok, Batate, Yams etc.; wie Zuckerp fianzen z.B. Zuckerrohr oder Zuckerrübe; wie Hülsenfrüchte z.B. Bohnen, Erbsen, Saubohne etc.; wie Öl- und Fettfrüchte z.B. Sojabohne, Raps, Sonnenblume, Färberdistel, Lein, Camelina etc., um nur einige zu nennen. Vorteilhafte Pflanzen sind ausgewählt aus der Gruppe der Pflanzenfamilien bestehend aus den Familien der Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Geraniaceae, Gramineae, Grossulariaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Leguminosae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae, Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae, Polygonaceae, Prasinophyceae, Punicaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Sterculiaceae und Valerianaceae.The plants are advantageously crops. Agricultural crops are plants that are used for food production for humans and animals, the production of luxury foods, fibers and pharmaceuticals such as cereals such as corn, rice, wheat, barley, millet, oats, rye, buckwheat; such as tubers such as potatoes, cassava, potatoes, yams, etc .; such as sugar beets such as sugar cane or sugar beet; such as legumes such as beans, peas, broad bean, etc .; such as oil and fatty fruits such as soybean, rapeseed, sunflower, safflower, flax, camelina, etc., to name but a few. Advantageous plants are selected from the group of plant families consisting of the families of Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Geraniaceae, Gramineae, Grossulariaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Leguminosae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae, Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae, Polygonaceae, Prasinophyceae, Punicaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Sterculiaceae and Valerianaceae.

Beispielhaft seien die folgenden Pflanzen genannt ausgewählt aus der Gruppe: Adelotheciaceae wie die Gattungen Physcomitrella z.B. die Gattung und Arten Physcomitrella patens, Anacardiaceae wie die Gattungen Pistacia, Mangifera, Anacardium z.B. die Gattung und Arten Pistacia vera [Pistazie], Mangifer indica [Mango] oder Anacardium occidentale [Cashew], Asteraceae wie die Gattungen Calendula, Carthamus, Centaurea, Cichorium, Cynara, Helianthus, Lactuca, Locusta, Tagetes, Valeriana z.B. die Gattung und Arten Calendula officinalis [Garten- Ringelblume], Carthamus tinctorius [Färberdistel, safflower], Centaurea cyanus [Kornblume], Cichorium intybus [Wegwarte], Cynara scolymus [Artichoke], Helianthus annus [Sonnenblume], Lactuca sativa, Lactuca crispa, Lactuca esculenta, Lactuca scariola L. ssp. sativa, Lactuca scariola L. var. integrata, Lactuca scariola L. var. integrifolia, Lactuca sativa subsp. romana, Locusta communis, Valeriana locusta [Salat], Tagetes lucida, Tagetes erecta oder Tagetes tenuifolia [Studentenblume], Apiaceae wie die Gattung Daucus z.B. die Gattung und Art Daucus carota [Karotte], Betulaceae wie die Gattung Corylus z.B. die Gattungen und Arten Corylus avellana oder Corylus colurna [Haselnuss], Boraginaceae wie die Gattung Borago z.B. die Gattung und Art Borago officinalis [Borretsch], Brassicaceae wie die Gattungen Brassica, Camelina, Melanosinapis, Sinapis, Arabidopsis z.B. die Gattungen und Arten Brassica napus,By way of example, the following plants may be selected from the group Adelotheciaceae, such as the genera Physcomitrella, e.g. the genus and species Physcomitrella patens, Anacardiaceae such as the genera Pistacia, Mangifera, Anacardium e.g. the genus and species Pistacia vera [pistachio], Mangifer indica [Mango] or Anacardium occidentale [cashew], Asteraceae such as the genera Calendula, Carthamus, Centaurea, Cichorium, Cynara, Helianthus, Lactuca, Locusta, Tagetes, Valeriana e.g. the genus and species Calendula officinalis [garden calendula], Carthamus tinctorius [safflower], Centaurea cyanus [cornflower], Cichorium intybus [chicory], Cynara scolymus [Artichoke], Helianthus annus [sunflower], Lactuca sativa, Lactuca crispa, Lactuca esculenta, Lactuca scariola L. ssp. sativa, Lactuca scariola L. var. integrata, Lactuca scariola L. var. integrifolia, Lactuca sativa subsp. romana, Locusta communis, Valeriana locusta [lettuce], Tagetes lucida, Tagetes erecta or Tagetes tenuifolia [marigold], Apiaceae such as the genus Daucus e.g. the genus and species Daucus carota [carrot], Betulaceae such as the genus Corylus e.g. the genera and species Corylus avellana or Corylus colurna [hazelnut], Boraginaceae such as the genus Borago e.g. the genus and species Borago officinalis [borage], Brassicaceae such as the genera Brassica, Camelina, Melanosinapis, Sinapis, Arabidopsis e.g. the genera and species Brassica napus,

Brassica rapa ssp. [Raps], Sinapis arvensis, Brassica juncea, Brassicajuncea var. juncea, Brassica juncea var. crispifolia, Brassica juncea var. foliosa, Brassica nigra, Brassica sinapioides, Camelina sativa, Melanosinapis communis [Senf], Brassica oleracea [Futterrübe] oder Arabidopsis thaliana, Bromeliaceae wie die Gattungen Anana, Bromelia (Ananas) z.B. die Gattungen und Arten Anana comosus, Ananas ananas oder Bromelia comosa [Ananas], Caricaceae wie die Gattung Carica wie die Gattung und Art Carica papaya [Papaya], Cannabaceae wie die Gattung Cannabis wie die Gattung und Art Cannabis sative [Hanf], Convolvulaceae wie die Gattungen Ipomea, Convolvulus z.B. die Gattungen und Arten Ipomoea batatus, Ipomoea pandurata, Convolvulus batatas, Convolvulus tiliaceus, Ipomoea fastigiata, Ipomoea tiliacea, Ipomoea triloba oder Convolvulus panduratus [Süßkartoffel, Batate],Brassica rapa ssp. [Rapeseed], Sinapis arvensis, Brassica juncea, Brassica juncea var. Juncea, Brassica juncea var. Crispifolia, Brassica juncea var. Foliosa, Brassica nigra, Brassica sinapioides, Camelina sativa, Melanosinapis communis [mustard], Brassica oleracea [feeder] or Arabidopsis thaliana , Bromeliaceae such as the genera Anana, Bromelia (pineapple) eg the genera and species Anana comosus, pineapple pineapple or Bromelia comosa [pineapple], Caricaceae as the genus Carica as the genus and species Carica papaya [Papaya], Cannabaceae as the genus Cannabis as the genus and species Cannabis sative [hemp], Convolvulaceae as the genera Ipomea, Convolvulus eg the genera and species Ipomoea batatus, Ipomoea pandurata, Convolvulus batatas, Convolvulus tiliaceus, Ipomoea fastigiata, Ipomoea tiliacea, Ipomoea triloba or Convolvulus panduratus [Sweet potato, Batata],

Chenopodiaceae wie die Gattung Beta wie die Gattungen und Arten Beta vulgaris, Beta vulgaris var. altissima, Beta vulgaris var. vulgaris, Beta maritima, Beta vulgaris var. perennis, Beta vulgaris var. conditiva oder Beta vulgaris var. esculenta [Zuckerrübe], Crypthecodiniaceae wie die Gattung Crypthecodinium z.B. die Gattung und Art Cryptecodinium cohnii, Cucurbitaceae wie die Gattung Cucubita z.B. die Gattungen und Arten Cucurbita maxima, Cucurbita mixta, Cucurbita pepo oder Cucurbita moschata [Kürbis], Cymbellaceae wie die Gattungen Amphora, Cymbella, Okedenia, Phaeodactylum, Reimeria z.B. die Gattung und Art Phaeodactylum tricornutum, Ditrichaceae wie die Gattungen Ditrichaceae, Astomiopsis, Ceratodon, Chrysoblastella, Ditrichum, Distichium, Eccremidium, Lophidion, Philibertiella, Pleuridium, Saelania, Trichodon, Skottsbergia z.B. die Gattungen und Arten Ceratodon antarcticus, Ceratodon columbiae, Ceratodon heterophyllus, Ceratodon pu[phi]urascens, Ceratodon purpureus, Ceratodon purpureus ssp. convolutus, Ceratodon purpureus ssp. stenocarpus, Ceratodon purpureus var. rotundifolius, Ceratodon ratodon, Ceratodon stenocarpus, Chrysoblastella chilensis, Ditrichum ambiguum, Ditrichum brevisetum, Ditrichum crispatissimum, Ditrichum difficile, Ditrichum falcifolium, Ditrichum fiexicaule, Ditrichum giganteum, Ditrichum heteromallum, Ditrichum lineare, Ditrichum lineare, Ditrichum montanum, Ditrichum montanum, Ditrichum pallidum, Ditrichum punctulatum, Ditrichum pusillum, Ditrichum pusillum var. tortile, Ditrichum rhynchostegium, Ditrichum schimperi, Ditrichum tortile, Distichium capillaceum, Distichium hagenii, Distichium inclinatum, Distichium macounii, Eccremidium fioridanum, Eccremidium whiteleggei, Lophidion strictus, Pleuridium acuminatum, Pleuridium alternifolium, Pleuridium holdridgei, Pleuridium mexicanum, Pleuridium ravenelii, Pleuridium subulatum, Saelania glaucescens, Trichodon borealis, Trichodon cylindricus oder Trichodon cylindricus var. oblongus, Elaeagnaceae wie die Gattung Elaeagnus z.B. die Gattung und Art Olea europaea [Olive], Ericaceae wie die Gattung Kalmia z.B. die Gattungen und Arten Kalmia latifolia, Kalmia angustifolia, Kalmia microphylla, Kalmia polifolia, Kalmia occidentalis, Cistus chamaerhodendros oder Kalmia lucida [Berglorbeer], Euphorbiaceae wie die Gattungen Manihot, Janipha, Jatropha, Ricinus z.B. die Gattungen und Arten Manihot utilissima, Janipha manihot,, Jatropha manihot, Manihot aipil, Manihot dulcis, Manihot manihot, Manihot melanobasis, Manihot esculenta [Manihot] oder Ricinus communis [Rizinus], Fabaceae wie die Gattungen Pisum, Albizia, Cathormion, Feuillea, Inga, Pithecolobium, Acacia, Mimosa, Medicajo, Glycine, Dolichos, Phaseolus, Soja z.B. die Gattungen und Arten Pisum sativum, Pisum arvense, Pisum humile [Erbse], Albizia berteriana, Albizia julibrissin, Albizia lebbeck, Acacia berteriana, Acacia littoralis, Albizia berteriana, Albizzia berteriana, Cathormion berteriana, Feuillea berteriana, Inga fragrans, Pithecellobium berterianum, Pithecellobium fragrans, Pithecolobium berterianum, Pseudalbizzia berteriana,Chenopodiaceae such as the genus Beta such as the genera and species Beta Vulgaris, Beta vulgaris var. Altissima, Beta vulgaris var. Vulgaris, Beta maritima, Beta vulgaris var. Perennis, Beta vulgaris var. Conditiva or Beta vulgaris var. Esculenta [sugar beet], Crypthecodiniaceae such as the genus Crypthecodinium eg the genus and species Cryptecodinium cohnii, Cucurbitaceae such as the genus Cucubita eg the genera and species Cucurbita maxima, Cucurbita mixta, Cucurbita pepo or Cucurbita moschata [squash], Cymbellaceae such as the genera Amphora, Cymbella, Okedenia, Phaeodactylum, Reimeria eg the genus and species Phaeodactylum tricornutum, Ditrichaceae such as the genera Ditrichaceae, Astomiopsis, Ceratodon, Chrysoblastella, Ditrichum, Distichium, Eccremidium, Lophidion, Philibertiella, Pleuridium, Saelania, Trichodon, Skottsbergia eg the genera and species Ceratodon antarcticus, Ceratodon columbiae, Ceratodon heterophyllus , Ceratodon pu [phi] urascens, Ceratodon purpureus, Ceratodon purpureus ssp. convolutus, Ceratodon purpureus ssp. stenocarpus, Ceratodon purpureus var. rotundifolius, Ceratodon ratodon, Ceratodon stenocarpus, Chrysoblastella chilensis, Ditrichum ambiguum, Ditrichum brevisetum, Ditrichum crispatissimum, Ditrichum difficile, Ditrichum falcifolium, Ditrichum fiexicaule, Ditrichum giganteum, Ditrichum heteromallum, Ditrichum linear, Ditrichum linear, Ditrichum montanum, Ditrichum montanum, Ditrichum pallidum, Ditrichum punctulatum, Ditrichum pusillum, Ditrichum pusillum var. Tortile, Ditrichum rhynchostegium, Ditrichum schimperi, Ditrichum tortile, Distichium capillaceum, Distichium hagenii, Distichium inclinatum, Distichium macounii, Eccremidium fioridanum, Eccremidium whiteleggei, Lophidion strictus, Pleuridium acuminatum, Pleuridium alternifolium, Pleuridium holdridgei, Pleuridium mexicanum, Pleuridium ravenelii, Pleuridium subulatum, Saelania glaucescens, Trichodon borealis, Trichodon cylindricus or Trichodon cylindricus var. Oblongus, Elaeagnaceae such as the genus Elaeagnus eg the genus and species Olea europaea [Olive], Ericaceae like the genus Kalmia eg the genera and species Kalmia latifolia, Kalmia angustifolia, Kalmia microphylla, Kalmia polifolia, Kalmia occidentalis, Cistus chamaerhodendros or Kalmia lucida [Berglorbeer], Euphorbiaceae such as the genera Manihot, Janipha, Jatropha, Ricinus eg the genera and species Manihot utilissima, Janipha manihot, Manathot manihot, Manihot aipil, Manihot dulcis, Manihot manihot, Manihot melanobasis, Manihot esculenta [Manihot] or Ricinus communis [Castor], Fabaceae such as the genera Pisum, Albizia, Cathormion, Feuillea, Inga, Pithecolobium, Acacia , Mimosa, Medicajo, Glycine, Dolichos, Phaseolus, Soy eg the genera and species Pisum sativum, Pisum arvense, Pisum humile [pea], Albizia berteriana, Albizia julibrissin, Albizia lebbeck, Acacia berteriana, Acacia littoralis, Albizia berteriana, Albizzia berteriana, Cathormion berteriana, Feuillea berteriana, Inga fragrans, Pithecellobium berterianum, Pithecellobium fragrans, Pithecolobium berterianum , Pseudalbizzia berteriana,

Acacia julibrissin, Acacia nemu, Albizia nemu, Feuilleea julibrissin, Mimosa julibrissin, Mimosa speciosa, Sericanrda julibrissin, Acacia lebbeck, Acacia macrophylla, Albizia lebbek, Feuilleea lebbeck, Mimosa lebbeck, Mimosa speciosa [Seidenbaum], Medicago sativa, Medicago falcata, Medicago varia [Alfalfa] Glycine max Dolichos soja, Glycine gracilis, Glycine hispida, Phaseolus max, Soja hispida oder Soja max [Sojabohne], Funariaceae wie die GattungenAcacia julibrissin, Acacia nemu, Albizia nemu, Feuilleea julibrissin, Mimosa julibrissin, Mimosa speciosa, Sericanrda julibrissin, Acacia lebbeck, Acacia macrophylla, Albizia lebbek, Feuilleea lebbeck, Mimosa lebbeck, Mimosa speciosa [Seidenbaum], Medicago sativa, Medicago falcata, Medicago varia [Alfalfa] Glycine max Dolichos soy, Glycine gracilis, Glycine hispida, Phaseolus max, Soy hispida or Soy max [Soybean], Funariaceae as the genera

Aphanorrhegma, Entosthodon, Funaria, Physcomitrella, Physcomitrium z.B. die Gattungen und Arten Aphanorrhegma serratum, Entosthodon attenuatus, Entosthodon bolanderi, Entosthodon bonplandii, Entosthodon californicus, Entosthodon drummondii, Entosthodon jamesonii, Entosthodon leibergii, Entosthodon neoscoticus, Entosthodon rubrisetus, Entosthodon spathulifolius, Entosthodon tucsoni, Funaria americana, Funaria bolanderi, Funaria calcarea, - JJ -Aphanorrhegma, Entosthodon, Funaria, Physcomitrella, Physcomitrium eg bolanderi the genera and species Aphanorrhegma serratum, Entosthodon attenuatus, Entosthodon, Entosthodon bonplandii, Entosthodon californicus, Entosthodon drummondii, jamesonii Entosthodon, Entosthodon leibergii, tucsoni Entosthodon neoscoticus, Entosthodon rubrisetus, Entosthodon spathulifolius, Entosthodon, Funaria americana, Funaria bolanderi, Funaria calcarea, - YY -

Funaria californica, Funaria calvescens, Funaria convoluta, Funaria flavicans, Funaria groutiana, Funaria hygrometrica, Funaria hygrometrica var. arctica, Funaria hygrometrica var. calvescens, Funaria hygrometrica var. convoluta, Funaria hygrometrica var. muralis, Funaria hygrometrica var. utahensis, Funaria microstoma, Funaria microstoma var. obtusifolia, Funaria muhlenbergii, Funaria orcuttii, Funaria piano-convexa, Funaria polaris, Funaria ravenelii, Funaria rubriseta, Funaria serrata, F[upsilon]naria sonorae, Funaria sublimbatus, Funaria tucsoni, Physcomitrella californica, Physcomitrella patens, Physcomitrella readeri, Physcomitrium austräte, Physcomitrium californicum, Physcomitrium collenchymatum, Physcomitrium coloradense, Physcomitrium cupuliferum, Physcomitrium drummondii, Physcomitrium eurystomum, Physcomitrium flexifolium, Physcomitrium hookeri, Physcomitrium hookeri var. serratum, Physcomitrium immersum, Physcomitrium kellermanii, Physcomitrium megalocarpum, Physcomitrium pyriforme, Physcomitrium pyriforme var. serratum, Physcomitrium rufipes, Physcomitrium sandbergii, Physcomitrium subsphaericum, Physcomitrium washingtoniense, Geraniaceae wie die Gattungen Pelargonium, Cocos, Oleum z.B. die Gattungen und Arten Cocos nucifera, Pelargonium grossularioides oder Oleum cocois [Kokusnuss], Gramineae wie die Gattung Saccharum z.B. die Gattung und Art Saccharum officinarum, Juglandaceae wie die Gattungen Juglans, Wallia z.B. die Gattungen und Arten Juglans regia, Juglans ailanthifolia, Juglans sieboldiana, Juglans cinerea, Wallia cinerea, Juglans bixbyi, Juglans californica, Juglans hindsii, Juglans intermedia, Juglans jamaicensis, Juglans major, Juglans microcarpa, Juglans nigra oder Wallia nigra [Walnuss], Lauraceae Wie die Gattungen Persea, Lauras z.B. dieFunaria californica, Funaria calvescens, Funaria convoluta, Funaria flavicans, Funaria groutiana, Funaria hygrometrica, Funaria hygrometrica var. Arctica, Funaria hygrometrica var. Calvescens, Funaria hygrometrica var. Convoluta, Funaria hygrometrica var. Muralis, Funaria hygrometrica var. Utahensis, Funaria microstoma , Funaria microstoma var. Obtusifolia, Funaria muhlenbergii, Funaria orcuttii, Funaria piano convexa, Funaria polaris, Funaria ravenelii, Funaria rubriseta, Funaria serrata, F [upsilon] naria sonorae, Funaria sublimbatus, Funaria tucsoni, Physcomitrella californica, Physcomitrella patens, Physcomitrella readeri, Physcomitrium spp., Physcomitrium californicum, Physcomitrium collenchymatum, Physcomitrium coloradense, Physcomitrium cupuliferum, Physcomitrium drummondii, Physcomitrium eurystomum, Physcomitrium flexifolium, Physcomitrium hookeri, Physcomitrium hookeri var. serratum, Physcomitrium immersum, Physcomitrium kellermanii, Physcomitrium megalocarpum, Physcomitrium pyriforme, Physcomitrium pyriforme var. serratum, Physcomitrium rufipes, Physcomitrium sandbergii, Physcomitrium subsphaericum, Physcomitrium washingtoniense, Geraniaceae such as the genera Pelargonium, Cocos, Oleum e.g. the genera and species Cocos nucifera, Pelargonium grossularioides or Oleum cocois [coconut], Gramineae such as the genus Saccharum e.g. the genus and species Saccharum officinarum, Juglandaceae such as the genera Juglans, Wallia e.g. the genera and species of Juglans regia, Juglans ailanthifolia, Juglans sieboldiana, Juglans cinerea, Wallia cinerea, Juglans bixbyi, Juglans californica, Juglans hindsii, Juglans intermedia, Juglans jamaicensis, Juglans major, Juglans microcarpa, Juglans nigra or Wallia nigra [Walnut], Lauraceae Like the genera Persea, Laura eg the

Gattungen und Arten Laurus nobilis [Lorbeer], Persea ame[eta]cana, Persea gratissima oder Persea persea [Avocado], Leguminosae wie die Gattung Arachis z.B. die Gattung und Art Arachis hypogaea [Erdnuss], Linaceae wie die Gattungen Linum, Adenolinum z.B. die Gattungen und Arten Linum usitatissimum, Linum humile, Linum aust[eta]acum, Linum bienne, Linum angustifolium, Linum catharticum, Linum fiavum, Linum grandiflorum, Adenolinum grandiflorum, Linum lewisii, Linum narbonense, Linum perenne, Linum perenne var. lewisii, Linum pratense oder Linum trigynum [Lein], Lythrarieae wie die Gattung Punica z.B. die Gattung und Art Punica granatum [Granatapfel], Malvaceae wie die Gattung Gossypium z.B. die Gattungen und Arten Gossypium hirsutum, Gossypium arboreum, Gossypium barbadense, Gossypium herbaceum oder Gossypium thurberi [Baumwolle], Marchantiaceae wie die Gattung Marchantia z.B. die Gattungen und Arten Marchantia berteroana, Marchantia foliacea, Marchantia macropora, Musaceae wie die Gattung Musa z.B. die Gattungen und Arten Musa nana, Musa acuminata, Musa paradisiaca, Musa spp. [Banane], Onagraceae wie die Gattungen Camissonia, Oenothera z.B. die Gattungen und Arten Oenothera biennis oder Camissonia brevipes [Nachtkerze], Palmae wie die Gattung Elacis z.B. die Gattung und Art Elaeis guineensis [Ölpalme], Papaveraceae wie die Gattung Papaver z.B. die Gattungen und Arten Papaver Orientale, Papaver rhoeas, Papaver dubium [Mohn], Pedaliaceae wie die Gattung Sesamum z.B. die Gattung und Art Sesamum indicum [Sesam], Piperaceae wie die Gattungen Piper, Artanthe, Peperomia, Steffensia z.B. die Gattungen und Arten Piper ad[upsilon]ncum, Piper amalago, Piper angustifolium, Piper auritum, Piper betel, Piper cubeba, Piper longum, Piper nigrum, Piper retrofractum, Artanthe adunca, Artanthe elongata, Peperomia elongata, Piper elongatum, Steffensia elongata [Cayennepfeffer], Poaceae wie die Gattungen Hordeum, Seeale, Avena, Sorghum, Andropogon, Holcus, Panicum, Oryza, Zea (Mais), Triticum z.B. die Gattungen und Arten Hordeum vulgäre, Hordeum jubatum, Hordeum murinum, Hordeum secalinum, Hordeum distichon Hordeum aegiceras, Hordeum hexastichon, Hordeum hexastichum, Hordeum irreguläre, Hordeum sativum, Hordeum secalinum [Gerste], Seeale cereale [Roggen], Avena sativa, Avena fatua, Avena byzantina, Avena fatua var. sativa, Avena hybrida [Hafer], Sorghum bicolor, Sorghum halepense, Sorghum saccharatum, Sorghum vulgäre, Andropogon drummondii, Holcus bicolor, Holcus sorghum, Sorghum aethiopicum, Sorghum arundinaceum, Sorghum caffrorum, Sorghum cernuum, Sorghum dochna, Sorghum drummondii, Sorghum durra, Sorghum guineense, Sorghum lanceolatum, Sorghum nervosum, Sorghum saccharatum, Sorghum subglabrescens, Sorghum verticilliflorum, Sorghum vulgäre, Holcus halepensis, Sorghum miliaceum, Panicum militaceum [Hirse], Oryza sativa, Oryza latifolia [Reis], Zea mays [Mais] Triticum aestivum, Triticum durum, Triticum turgidum, Triticum hybernum, Triticum macha, Triticum sativum oder Triticum vulgäre [Weizen], Porphyridiaceae wie die GattungenGenera and species Laurus nobilis [Laurel], Persea ame [eta] cana, Persea gratissima or Persea persea [avocado], Leguminosae such as the genus Arachis eg the genus and species Arachis hypogaea [peanut], Linaceae such as the genera Linum, Adenolinum eg the Genera and species Linum usitatissimum, Linum humile, Linum aust [eta] acum, Linum bienne, Linum angustifolium, Linum catharticum, Linum fiavum, Linum grandiflorum, Adenolinum grandiflorum, Linum lewisii, Linum narbonense, Linum perenne, Linum perenne var. lewisii, Linum pratense or Linum trigynum [flax], Lythrarieae as the genus Punica eg the genus and species Punica granatum [pomegranate], Malvaceae as the genus Gossypium eg the genera and species Gossypium hirsutum, Gossypium arboreum, Gossypium barbadense, Gossypium herbaceum or Gossypium thurberi [cotton], Marchantiaceae such as the genus Marchantia eg the genera and species Marchantia berteroana, Marchantia foliacea, Marchantia macropora, Musaceae as the genus Musa eg the genera and species Musa nana, Musa acuminata, Musa paradisiaca, Musa spp. [Banana], Onagraceae such as the genera Camissonia, Oenothera eg the genera and species Oenothera biennis or Camissonia brevipes [evening primrose], Palmae as the genus Elacis eg the genus and species Elaeis guineensis [oil palm], Papaveraceae as the genus Papaver eg the genera and Species Papaver Oriental, Papaver rhoeas, Papaver dubium [poppy], Pedaliaceae as the genus Sesamum eg the genus and species Sesamum indicum [sesame], Piperaceae as the genera Piper, Artanthe, Peperomia, Steffensia eg the genera and species Piper ad [upsilon] Piper amalago, Piper angustifolium, Piper auritum, Piper betel, Piper cubeba, Piper longum, Piper nigrum, Piper retrofractum, Artanthe adunca, Artanthe elongata, Peperomia elongata, Piper elongatum, Steffensia elongata [Cayenne pepper], Poaceae such as the genera Hordeum, Sea ale, Avena, Sorghum, Andropogon, Holcus, Panicum, Oryza, Zea (corn), Triticum eg the genera and species Hordeum vulgare, Hordeum jubatum, Hordeum murinum, Hordeum secalinu m, Hordeum distichon Hordeum aegiceras, Hordeum hexastichon, Hordeum hexastichum, Hordeum irregular, Hordeum sativum, Hordeum secalinum [barley], Seeale cereale [rye], Avena sativa, Avena fatua, Avena byzantina, Avena fatua var. sativa, Avena hybrida [oats Sorghum bicolor, Sorghum halepense, Sorghum saccharatum, Sorghum vulgaris, Andropogon drummondii, Holcus bicolor, Holcus sorghum, Sorghum aethiopicum, Sorghum arundinaceum, Sorghum caffrorum, Sorghum cernuum, Sorghum dochna, Sorghum drummondii, Sorghum durra, Sorghum guineense, Sorghum lanceolatum, Sorghum nervosa, Sorghum saccharatum, Sorghum subglabrescens, Sorghum verticilliflorum, Sorghum vulgaris, Holcus halepensis, Sorghum miliaceum, Panicum militaceum [millet], Oryza sativa, Oryza latifolia [rice], Zea mays [maize] Triticum aestivum, Triticum durum, Triticum turgidum, Triticum hybernum, Triticum macha, Triticum sativum or Triticum vulgare [wheat], Porphyridiaceae as the genera

Chroothece, Flintiella, Petrovanella, Porphyridium, Rhodella, Rhodosorus, Vanhoeffenia z.B. die Gattung und Art Porphyridium cr[upsilon]entum, Proteaceae wie die Gattung Macadamia z.B. die Gattung und Art Macadamia intergrifolia [Macadamia], Prasinophyceae wie die Gattungen Nephroselmis, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus z.B. die Gattungen und Arten Nephroselmis olivacea, Prasinococcus capsulatus, Scherffelia dubia,Chroothece, Flintiella, Petrovanella, Porphyridium, Rhodella, Rhodosorus, Vanhoeffenia e.g. the genus and species Porphyridium cr [upsilon] entum, Proteaceae such as the genus Macadamia e.g. the genus and species Macadamia intergrifolia [Macadamia], Prasinophyceae such as the genera Nephroselmis, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus e.g. the genera and species Nephroselmis olivacea, Prasinococcus capsulatus, Scherffelia dubia,

Tetraselmis chui, Tetraselmis suecica, Mantoniella squamata, Ostreococcus tauri, Rubiaceae wie die Gattung Coffea z.B. die Gattungen und Arten Cofea spp., Coffea arabica, Coffea canephora oder Coffea liberica [Kaffee], Scrophulariaceae wie die Gattung Verbascum z.B. die Gattungen und Arten Verbascum blattaria, Verbascum chaixii, Verbascum densifiorum, Verbascum lagurus, Verbascum longifolium, Verbascum lychnitis, Verbascum nigrum, Verbascum olympicum, Verbascum phlomoides, Verbascum phoenicum, Verbascum pulverulentum oder Verbascum thapsus [Königskerze], Solanaceae wie die Gattungen Capsicum, Nicotiana, Solanum, Lycopersicon z.B. die Gattungen und Arten Capsicum annuum, Capsicum annuum var. glabriusculum, Capsicum frutescens [Pfeffer], Capsicum annuum [Paprika], Nicotiana tabacum, Nicotiana alata, Nicotiana attenuata, Nicotiana glauca, Nicotiana langsdorifii, Nicotiana obtusifolia, Nicotiana quadrivalvis, Nicotiana repanda, Nicotiana rustica, Nicotiana sylvestris [Tabak], Solanum tuberosum [Kartoffel], Solanum melongena [Aubergine], Lycopersicon esculentum, Lycopersicon lycopersicum, Lycopersicon py[eta]forme, Solanum integrifolium oder Solanum lycopersicum [Tomate], Sterculiaceae wie die Gattung Theobroma z.B. die Gattung und Art Theobroma cacao [Kakao] oder Theaceae wie die Gattung Camellia z.B. die Gattung und Art Camellia sinensis [Tee].Tetraselmis chui, Tetraselmis suecica, Mantoniella squamata, Ostreococcus tauri, Rubiaceae such as the genus Coffea eg the genera and species Cofea spp., Coffea arabica, Coffea canephora or Coffea liberica [coffee], Scrophulariaceae such as the genus Verbascum eg the genera and species Verbascum blattaria Verbascum chaixii, Verbascum densifiorum, Verbascum lagurus, Verbascum longifolium, Verbascum lychnitis, Verbascum nigrum, Verbascum olympicum, Verbascum phlomoides, Verbascum phenicum, Verbascum pulverulentum or Verbascum thapsus, Solanaceae such as the genera Capsicum, Nicotiana, Solanum, Lycopersicon Genera and species Capsicum annuum, Capsicum annuum var. Glabriusculum, Capsicum frutescens [pepper], Capsicum annuum [paprika], Nicotiana tabacum, Nicotiana alata, Nicotiana attenuata, Nicotiana glauca, Nicotiana slowdorifii, Nicotiana obtusifolia, Nicotiana quadrivalvis, Nicotiana repanda, Nicotiana rustica , Nicotiana sylvestris [tobacco], Solanum tuberosum [Potato], Solanum melongena [eggplant], Lycopersicon esculentum, Lycopersicon lycopersicum, Lycopersicon py [eta] forme, Solanum integrifolium or Solanum lycopersicum [tomato], Sterculiaceae such as the genus Theobroma eg the genus and species Theobroma cacao [cocoa] or Theaceae like the genus Camellia eg the genus and species Camellia sinensis [tea].

Vorteilhafte Mikroorganismen sind beispielsweise Pilze ausgewählt aus der Gruppe der Familien Chaetomiaceae, Choanephoraceae, Cryptococcaceae, Cunninghamellaceae, Demetiaceae, Moniliaceae, Mortierellaceae, Mucoraceae, Pythiaceae, Sacharomycetaceae, Saprolegniaceae, Schizosacharomycetaceae, Sodariaceae oder Tuberculariaceae. Beispielhaft seien die folgenden Mikroorganismen genannt ausgewählt aus der Gruppe: Choanephoraceae wie den Gattungen Blakeslea, Choanephora z.B. die Gattungen und Arten Blakeslea trispora, Choanephora cueurbitarum, Choanephora infundibulifera var. cueurbitarum, Mortierellaceae wie der Gattung Mortierella z.B. die Gattungen und Arten Mortierella isabellina, Mortierella polycephala ,Examples of advantageous microorganisms are fungi selected from the families of the families Chaetomiaceae, Choanephoraceae, Cryptococcaceae, Cunninghamellaceae, Demetiaceae, Moniliaceae, Mortierellaceae, Mucoraceae, Pythiaceae, Sacharomycetaceae, Saprolegniaceae, Schizosacharomycetaceae, Sodariaceae or Tuberculariaceae. By way of example, the following microorganisms selected from the group: Choanephoraceae such as the genera Blakeslea, Choanephora e.g. the genera and species Blakeslea trispora, Choanephora cueurbitarum, Choanephora infundibulifera var. cueurbitarum, Mortierellaceae such as the genus Mortierella e.g. the genera and species Mortierella isabellina, Mortierella polycephala,

Mortierella ramanniana , Mortierella vinacea, Mortierella zonata, Pythiaceae wie den Gattungen Phytium, Phytophthora z.B. die Gattungen und Arten Pythium debaryanum, Pythium intermedium, Pythium irreguläre, Pythium megalacanthum, Pythium paroecandrum, Pythium sylvaticum, Pythium ultimum, Phytophthora cactorum, Phytophthora cinnamomi, Phytophthora citricola, Phytophthora citrophthora, Phytophthora cryptogea, Phytophthora drechsleri,Mortierella ramanniana, Mortierella vinacea, Mortierella zonata, Pythiaceae such as the genera Phytium, Phytophthora e.g. the genera and species Pythium debaryanum, Pythium intermedium, Pythium irregular, Pythium megalacanthum, Pythium paroecandrum, Pythium sylvaticum, Pythium ultimum, Phytophthora cactorum, Phytophthora cinnamomi, Phytophthora citricola, Phytophthora citrophthora, Phytophthora cryptogea, Phytophthora drechsleri,

Phytophthora erythroseptica, Phytophthora lateralis, Phytophthora megasperma, Phytophthora nicotianae, Phytophthora nicotianae var. parasitica, Phytophthora palmivora, Phytophthora parasitica, Phytophthora syringae, Saccharomycetaceae wie den Gattungen Hansenula, Pichia, Saccharomyces, Saccharomycodes, Yarrowia z.B. die Gattungen und Arten Hansenula anomala, Hansenula californica, Hansenula canadensis, Hansenula capsulata, Hansenula ciferrii, Hansenula glucozyma, Hansenula henricii, Hansenula holstii, Hansenula minuta, Hansenula nonfermentans, Hansenula philodendri, Hansenula polymorphe, Hansenula saturnus, Hansenula subpelliculosa, Hansenula wickerhamii, Hansenula wingei, Pichia alcoholophila, Pichia angusta, Pichia anomala, Pichia bispora, Pichia burtonii, Pichia canadensis, Pichia capsulata, Pichia carsonii, Pichia cellobiosa, Pichia ciferrii, Pichia farinosa, Pichia fermentans, Pichia finlandica, Pichia glucozyma, Pichia guilliermondii, Pichia haplophila, Pichia henricii, Pichia holstii, Pichia jadinii, Pichia lindnerii, Pichia membranaefaciens, Pichia methanolica, Pichia minuta var. minuta, Pichia minuta var. nonfermentans, Pichia norvegensis, Pichia ohmeri, Pichia pastoris, Pichia philodendri, Pichia pini, Pichia polymorphe, Pichia quercuum, Pichia rhodanensis, Pichia sargentensis, Pichia stipitis, Pichia strasburgensis, Pichia subpelliculosa, Pichia toletana, Pichia trehalophila, Pichia vini, Pichia xylosa, Saccharomyces aceti, Saccharomyces bailii, Saccharomyces bayanus, Saccharomyces bisporus, Saccharomyces capensis, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus, Saccharomyces chevalieri, Saccharomyces delbrueckii, Saccharomyces diastaticus, Saccharomyces drosophilarum, Saccharomyces elegans, Saccharomyces ellipsoideus,Phytophthora erythroseptica, Phytophthora lateralis, Phytophthora megasperma, Phytophthora nicotianae, Phytophthora nicotianae var. Parasitica, Phytophthora palmivora, Phytophthora parasitica, Phytophthora syringae, Saccharomycetaceae such as the genera Hansenula, Pichia, Saccharomyces, Saccharomyces, Yarrowia eg the genera and species Hansenula anomala, Hansenula californica Hansenula canadensis, Hansenula capsulata, Hansenula ciferrii, Hansenula glucozyma, Hansenula henricii, Hansenula holstii, Hansenula minuta, Hansenula nonfermentans, Hansenula philodendri, Hansenula polymorph, Hansenula saturnus, Hansenula subpelliculosa, Hansenula wickerhamii, Hansenula wingei, Pichia alcoholophila, Pichia angusta, Pichia anomala, Pichia bispora, Pichia burtonii, Pichia canadensis, Pichia capsulata, Pichia carsonii, Pichia cellobiosa, Pichia ciferrii, Pichia farinosa, Pichia fermentans, Pichia finlandica, Pichia glucozyma, Pichia guilliermondii, Pichia haplophila, Pichia henricii, Pichia holstii, Pichia jadinii, Pichia lindnerii, Pichia membranaefaciens, Pichia methanolica, Pichia minuta var. minuta, Pichia minuta var. nonfermentans, Pichia norvegensis, Pichia ohmeri, Pichia pastoris, Pichia philodendri, Pichia pini, Pichia polymorphe, Pichia quercuum, Pichia rhodanensis, Pichia sargentensis, Pichia stipitis, Pichia strasburgensis, Pichia subpelliculosa, Pichia toletana, Pichia trehalophila, Pichia vini, Pichia xylosa, Saccharomyces aceti, Saccharomyces bailii, Saccharomyces bayanus, Saccharomyces bisporus, Saccharomyces capensis , Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces cerevisiae var. Ellipsoideus, Saccharomyces chevalieri, Saccharomyces delbrueckii, Saccharomyces diastaticus, Saccharomyces drosophilarum, Saccharomyces elegans, Saccharomyces ellipsoideus,

Saccharomyces fermentati, Saccharomyces florentinus, Saccharomyces fragilis, Saccharomyces heterogenicus, Saccharomyces hienipiensis, Saccharomyces inusitatus, Saccharomyces italicus, Saccharomyces kluyveri, Saccharomyces krusei, Saccharomyces lactis, Saccharomyces marxianus, Saccharomyces microellipsoides, Saccharomyces montanus, Saccharomyces norbensis, Saccharomyces oleaceus, Saccharomyces paradoxus, Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces pretoriensis, Saccharomyces rosei, Saccharomyces rouxii, Saccharomyces uvarum, Saccharomycodes ludwigii, Yarrowia lipolytica, Schizosacharomycetaceae such as the genera Schizosaccharomyces e.g. the species Schizosaccharomyces japonicus var. japonicus, Schizosaccharomyces japonicus var. versatilis, Schizosaccharomyces malidevorans, Schizosaccharomyces octosporus, Schizosaccharomyces pombe var. malidevorans,Saccharomyces fermentati, Saccharomyces florentine, Saccharomyces fragilis, Saccharomyces heterogenicus, Saccharomyces hienipiensis, Saccharomyces inusitatus, Saccharomyces italicus, Saccharomyces kluyveri, Saccharomyces krusei, Saccharomyces lactis, Saccharomyces marxianus, Saccharomyces microellipsoides, Saccharomyces montanus, Saccharomyces norbensis, Saccharomyces oleaceus, Saccharomyces paradoxus, Saccharomyces pastorianus , Saccharomyces pretoriensis, Saccharomyces rosei, Saccharomyces rouxii, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces ludwigii, Yarrowia lipolytica, Schizosacharomycetaceae such as the generic Schizosaccharomyces eg the species Schizosaccharomyces japonicus var. japonicus, Schizosaccharomyces japonicus var. versatilis, Schizosaccharomyces malidevorans, Schizosaccharomyces octosporus, Schizosaccharomyces pombe var. malidevorans,

Schizosaccharomyces pombe var. pombe, Thraustochytriaceae such as the genera Althomia, Aplanochytrium, Japonochytrium, Schizochytrium, Thraustochytrium e.g. the species Schizochytrium aggregatum, Schizochytrium limacinum, Schizochytrium mangrovei, Schizochytrium minutum, Schizochytrium octosporum, Thraustochytrium aggregatum, Thraustochytrium amoeboideum, Thraustochytrium antacticum, Thraustochytrium arudimentale, Thraustochytrium aureum, Thraustochytrium benthicola, Thraustochytrium globosum, Thraustochytrium indicum, Thraustochytrium kerguelense, Thraustochytrium kinnei, Thraustochytrium motivum, Thraustochytrium multirudimentale, Thraustochytrium pachydermum, Thraustochytrium proliferum, Thraustochytrium roseum, Thraustochytrium rossii, Thraustochytrium Striaton oder Thraustochytrium visurgense. Weitere vorteilhafte Mikroorganismen sind beispielweise Bakterien ausgewählt aus der Gruppe der Familien Bacillaceae, Enterobacteriacae oder Rhizobiaceae.Schizosaccharomyces pombe var. Pombe, Thraustochytriaceae: such as the genera Althomia, limacinum Aplanochytrium, Japonochytrium, Schizochytrium, Thraustochytrium eg the species Schizochytrium aggregatum, Schizochytrium, Schizochytrium minutum mangrovei, Schizochytrium, Schizochytrium octosporum, aggregatum Thraustochytrium, amoeboideum Thraustochytrium, Thraustochytrium antacticum, arudimentale Thraustochytrium, Thraustochytrium aureum, Thraustochytrium benthicola, Thraustochytrium globosum, Thraustochytrium indicum, Thraustochytrium kerguelense, Thraustochytrium kinnei, Thraustochytrium motivum, Thraustochytrium multi Rudi mental, Thraustochytrium pachydermum, Thraustochytrium proliferum, Thraustochytrium roseum, Thraustochytrium rossii, visurgense Thraustochytrium Striaton or Thraustochytrium. Further advantageous microorganisms are, for example, bacteria selected from the group of the families Bacillaceae, Enterobacteriacae or Rhizobiaceae.

Beispielhaft seien die folgenden Mikroorganismen genannt ausgewählt aus der Gruppe: Bacillaceae wie die Gattung Bacillus z.B die Gattungen und Arten Bacillus acidocaldarius,Examples include the following microorganisms selected from the group: Bacillaceae such as the genus Bacillus z.Beg the genera and species Bacillus acidocaldarius,

Bacillus acidoterrestris, Bacillus alcalophilus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus amylolyticus, Bacillus brevis, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus sphaericus subsp. fusiformis, Bacillus galactophilus, Bacillus globisporus, Bacillus globisporus subsp. marinus, Bacillus halophilus, Bacillus lentimorbus, Bacillus lentus, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus psychrosaccharolyticus, Bacillus pumilus, Bacillus sphaericus, Bacillus subtilis subsp. spizizenii, Bacillus subtilis subsp. subtilis oder Bacillus thuringiensis; Enterobacteriacae wie die Gattungen Citrobacter, Edwardsieila, Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Salmonella oder Serratia z.B die Gattungen und Arten Citrobacter amalonaticus, Citrobacter diversus, Citrobacter freundii, Citrobacter genomospecies, Citrobacter gillenii, Citrobacter intermedium, Citrobacter koseri, Citrobacter murliniae, Citrobacter sp., Edwardsiella hoshinae, Edwardsieila ictaluri, Edwardsiella tarda, Erwinia alni, Erwinia amylovora, Erwinia ananatis, Erwinia aphidicola, Erwinia billingiae, Erwinia cacticida, Erwinia cancerogena, Erwinia carnegieana, Erwinia carotovora subsp. atroseptica, Erwinia carotovora subsp. betavasculorum, Erwinia carotovora subsp. odorifera, Erwinia carotovora subsp. wasabiae, Erwinia chrysanthemi, Erwinia cypripedii, Erwinia dissolvens, Erwinia herbicola, Erwinia mallotivora, Erwinia milletiae, Erwinia nigrifluens, Erwinia nimipressuralis, Erwinia persicina, Erwinia psidii, Erwinia pyrifoliae, Erwinia quercina, Erwinia rhapontici, Erwinia rubrifaciens, Erwinia Salicis, Erwinia stewartii, Erwinia tracheiphila, Erwinia uredovora, Escherichia adecarboxylata, Escherichia anindolica, Escherichia aurescens, Escherichia blattae, Escherichia coli, Escherichia coli var. communior, Escherichia coli-mutabile, Escherichia fergusonii, Escherichia hermannii, Escherichia sp., Escherichia vulneris, Klebsiella aerogenes, Klebsiella edwardsii subsp. atlantae, Klebsiella ornithinolytica, Klebsiella oxytoca, Klebsiella planticola, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae, Klebsiella sp., Klebsiella terrigena, Klebsiella trevisanii, Salmonella abony, Salmonella arizonae, Salmonella bongori, Salmonella choleraesuis subsp. arizonae, Salmonella choleraesuis subsp. bongori, Salmonella choleraesuis subsp. cholereasuis, Salmonella choleraesuis subsp. diarizonae, Salmonella choleraesuis subsp. houtenae, Salmonella choleraesuis subsp. indica, Salmonella choleraesuis subsp. salamae, Salmonella daressalaam, Salmonella enterica subsp. houtenae, Salmonella enterica subsp. salamae, Salmonella enteritidis, Salmonella gallinarum, Salmonella heidelberg, Salmonella panama, Salmonella senftenberg, Salmonella typhimurium, Serratia entomophila, Serratia ficaria, Serratia fonticola, Serratia grimesii, Serratia liquefaciens, Serratia marcescens, Serratia marcescens subsp. marcescens, Serratia marinorubra, Serratia odorifera, Serratia plymouthensis, Serratia plymuthica, Serratia proteamaculans, Serratia proteamaculans subsp. quinovora, Serratia quinivorans oder Serratia rubidaea; Rhizobiaceae wie die Gattungen Agrobacterium, Carbophilus, Chelatobacter, Ensifer, Rhizobium, Sinorhizobium z.B. dieBacillus acidoterrestris, Bacillus alcalophilus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus amylolyticus, Bacillus brevis, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus sphaericus subsp. fusiformis, Bacillus galactophilus, Bacillus globisporus, Bacillus globisporus subsp. marinus, Bacillus halophilus, Bacillus lentimorbus, Bacillus lentus, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus psychrosaccharolyticus, Bacillus pumilus, Bacillus sphaericus, Bacillus subtilis subsp. spizizenii, Bacillus subtilis subsp. subtilis or Bacillus thuringiensis; Enterobacteriacae such as the genera Citrobacter, Edwardsieila, Enterobacter, Erwinia, Escherichia, Klebsiella, Salmonella or Serratia eg the genera and species Citrobacter amalonaticus, Citrobacter diversus, Citrobacter freundii, Citrobacter genomospecies, Citrobacter gillenii, Citrobacter intermedium, Citrobacter koseri, Citrobacter murliniae, Citrobacter sp , Edwardsiella hoshinae, Edwardsieila ictaluri, Edwardsiella tarda, Erwinia alni, Erwinia amylovora, Erwiniaananatis, Erwinia aphidicola, Erwinia billingiae, Erwinia cacticida, Erwinia carcinogena, Erwinia carnegieana, Erwinia carotovora subsp. atroseptica, Erwinia carotovora subsp. betavasculorum, Erwinia carotovora subsp. odorifera, Erwinia carotovora subsp. wasabiae, Erwinia chrysanthemi, Erwinia cypripedii, Erwinia dissolvens, Erwinia herbicola, Erwinia mallotivora, Erwinia milletiae, Erwinia nigrifluens, Erwinia nimipressuralis, Erwinia persicina, Erwinia psidii, Erwinia pyrifoliae, Erwinia quercina, Erwinia rhapontici, Erwinia rubrifaciens, Erwinia salicis, Erwinia stewartii, Erwinia tracheiphila, Erwinia uredovora, Escherichia adecarboxylata, Escherichia anindolica, Escherichia aurescens, Escherichia blattae, Escherichia coli, Escherichia coli var. Communior, Escherichia coli mutabile, Escherichia fergusonii, Escherichia hermannii, Escherichia sp., Escherichia vulneris, Klebsiella aerogenes, Klebsiella edwardsii subsp. atlantae, Klebsiella ornithinolytica, Klebsiella oxytoca, Klebsiella planticola, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae, Klebsiella spp., Klebsiella terrigena, Klebsiella trevisanii, Salmonella abony, Salmonella arizonae, Salmonella bongori, Salmonella choleraesuis subsp. arizonae, Salmonella choleraesuis subsp. bongori, Salmonella choleraesuis subsp. cholereasuis, Salmonella choleraesuis subsp. diarizonae, Salmonella choleraesuis subsp. houtenae, Salmonella choleraesuis subsp. indica, Salmonella choleraesuis subsp. Salamae, Salmonella daressalaam, Salmonella enterica subsp. houtenae, Salmonella enterica subsp. salamae, Salmonella enteritidis, Salmonella gallinarum, Salmonella heidelberg, Salmonella panama, Salmonella senftenberg, Salmonella typhimurium, Serratia entomophila, Serratia ficaria, Serratia fonticola, Serratia grimesii, Serratia liquefaciens, Serratia marcescens, Serratia marcescens subsp. marcescens, Serratia marinorubra, Serratia odorifera, Serratia plymouthensis, Serratia plymuthica, Serratia proteamaculans, Serratia proteamaculans subsp. quinovora, Serratia quinivorans or Serratia rubidaea; Rhizobiaceae such as the genera Agrobacterium, Carbophilus, Chelatobacter, Ensifer, Rhizobium, Sinorhizobium eg the

Gattungen und Arten Agrobacterium atlanticum, Agrobacterium ferrugineum, Agrobacterium gelatinovorum, Agrobacterium larrymoorei, Agrobacterium meteori, Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhizogenes, Agrobacterium rubi, Agrobacterium stellulatum, Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium vitis, Carbophilus carboxidus, Chelatobacter heintzii, Ensifer adhaerens, Ensifer arboris, Ensifer fredii, Ensifer kostiensis, Ensifer kummerowiae, Ensifer medicae, Ensifer meliloti, Ensifer saheli, Ensifer terangae, Ensifer xinjiangensis, Rhizobium ciceri Rhizobium etli, Rhizobium fredii, Rhizobium galegae, Rhizobium gallicum, Rhizobium giardinii, Rhizobium hainanense, Rhizobium huakuii, Rhizobium huautlense, Rhizobium indigoferae, Rhizobium japoni cum, Rhizobium leguminosarum, Rhizobium loessense, Rhizobium loti, Rhizobium lupini, Rhizobium mediterraneum, Rhizobium meliloti, Rhizobium mongolense, Rhizobium phaseoli, Rhizobium radiobacter, Rhizobium rhizogenes, Rhizobium rubi, Rhizobium sullae, Rhizobium tianshanense, Rhizobium trifolii, Rhizobium tropici, Rhizobium undicola, Rhizobium vitis, Sinorhizobium adhaerens, Sinorhizobium arboris, Sinorhizobium fredii, Sinorhizobium kostiense, Sinorhizobium kummerowiae, Sinorhizobium medicae, Sinorhizobium meliloti, Sinorhizobium morelense, Sinorhizobium saheli oder Sinorhizobium xinjiangense.Species and Species: Agrobacterium atlanticum, Agrobacterium ferrugineum, Agrobacterium gelatinovorum, Agrobacterium larrymoorei, Agrobacterium meteori, Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhizogenes, Agrobacterium rubi, Agrobacterium stellulatum, Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium vitis, Carbophilus carboxidus, Chelatobacter heintzii, Ensifer adhaerens, Ensifer arboris, Ensifer fredii , Ensifer kostiensis, Ensifer kummerowiae, Ensifer Rhizobium eti, Rhizobium fredii, Rhizobium galegae, Rhizobium gallicum, Rhizobium giardinii, Rhizobium hainanense, Rhizobium huakuii, Rhizobium huautlense, Rhizobium indigoferae, Rhizobium japoni cum, Rhizobium leguminosarum, Rhizobium loessense, Rhizobium loti, Rhizobium lupini, Rhizobium mediterraneum, Rhizobium meliloti, Rhizobium mongolense, Rhizobium phaseoli, Rhizobium radiobacter, Rhizobium rhizogenes, Rhizobium rubi, Rhizobium sullae, Rhizobium tianshanense, Rhizobium trifolii, Rhizobium tropici, Rhizobium undicola, Rhizobium vitis, Sinorhizobium adhaerens , Sinorhizobium arboris, Sinorhizobium fredii, Sinorhizobium kostiense, Sinorhizobium kummerowiae, Sinorhizobium medicae, Sinorhizobium meliloti, Sinorhizobium morelense, Sinorhizobium saheli or Sinorhizobium xinjiangense.

Weitere vorteilhafte Mikroorganismen für das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise Protisten oder Diatomeen ausgewählt aus der Gruppe der Familien Dinophyceae, Turaniellidae oder Oxytrichidae wie die Gattungen und Arten: Crypthecodinium cohnii, Phaeodactylum tricornutum, Stylonychia mytilus, Stylonychia pustulata, Stylonychia putrina, Stylonychia notophora, Stylonychia sp., Colpidium campylum oder Colpidium sp.Further advantageous microorganisms for the method according to the invention are, for example, protists or diatoms selected from the group of the families Dinophyceae, Turaniellidae or Oxytrichidae such as the genera and species: Crypthecodinium cohnii, Phaeodactylum tricornutum, Stylonychia mytilus, Stylonychia pustulata, Stylonychia putrina, Stylonychia notophora, Stylonychia sp. , Colpidium campylum or Colpidium sp.

Vorteilhaft werden im erfindungsgemäßen Verfahren transgene Organismen wie Pilze wie Mortierella oder Traustochytrium, Hefen wie Saccharomyces oder Schizosaccharomyces, Moose wie Physcomitrella oder Ceratodon, nicht-humane Tiere wie Caenorhabditis, Algen wie Nephroselmis, Pseudoscourfielda, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus, Crypthecodinium oder Phaeodactylum oder Pflanzen wie zweikeimblättrige oder einkeimblättrige Pflanzen verwendet. Besonders vorteilhaft werden Organismen im erfindungs- gemäßen Verfahren verwendet, die zu den Öl-produzierenden Organismen gehören, das heißt die für die Herstellung von Ölen verwendet werden, wie Pilze wie Mortierella oder Thrausto- chytrium, Algen wie Nephroselmis, Pseudoscourfielda, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus, Crypthecodinium, Phaeodactylum oder Pflanzen, insbesondere Pflanzen, bevorzugt Ölfruchtpflanzen, die große Mengen an Lipidverbindungen enthalten, wie Erdnuss, Raps, Canola, Sonnenblume, Saflor (Carthamus tinctoria), Mohn, Senf, Hanf, Rizinus, Olive, Sesam, Calendula, Punica, Nachtkerze, Königskerze, Distel, Wildrosen, Haselnuss, Mandel, Macadamia, Avocado, Lorbeer, Kürbis, Lein, Soja, Pistazien, Borretsch, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss oder Walnuss) oder Feldfrüchte, wie Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Baumwolle, Maniok, Pfeffer, Tagetes, Solanaceen-Pflanzen, wie Kartoffel, Tabak, Aubergine und Tomate, Vicia- Arten, Erbse, Alfalfa oder BuschpflanzenAdvantageous in the process according to the invention are transgenic organisms such as fungi such as Mortierella or Traustochytrium, yeasts such as Saccharomyces or Schizosaccharomyces, mosses such as Physcomitrella or Ceratodon, non-human animals such as Caenorhabditis, algae such as Nephroselmis, Pseudoscourfielda, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus, Crypthecodinium or Phaeodactylum or plants such as dicotyledonous or monocotyledonous plants. It is particularly advantageous to use organisms in the process according to the invention which belong to the oil-producing organisms, ie be used for the production of oils, such as fungi such as Mortierella or Thraustochytrium, algae such as Nephroselmis, Pseudoscourfielda, Prasinococcus, Scherffelia, Tetraselmis, Mantoniella, Ostreococcus, Crypthecodinium, Phaeodactylum or plants, especially plants, preferably oil crops containing large amounts of lipid compounds contain, such as peanut, rapeseed, canola, sunflower, safflower (Carthamus tinctoria), poppy, mustard, hemp, castor, olive, sesame, calendula, punica, evening primrose, mullein, thistle, wild roses, hazelnut, almond, macadamia, avocado, laurel , Pumpkin, flax, soy, pistachio, borage, trees (oil palm, coconut or walnut) or crops such as corn, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, cotton, cassava, pepper, tagetes, solanaceae plants, such as Potato, tobacco, aubergine and tomato, Vicia species, pea, alfalfa or bush plants

(Kaffee, Kakao, Tee), Salix- Arten sowie ausdauernde Gräser und Futterfeldfrüchte. Bevorzugte erfindungsgemäße Pflanzen sind Ölfruchtpflanzen, wie Erdnuss, Raps, Canola, Sonnenblume, Saflor, Mohn, Senf, Hanf, Rhizinus, Olive, Calendula, Punica, Nachtkerze, Kürbis, Lein, Soja, Borretsch, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss). Besonders bevorzugt sind C 18:2- und/oder C18:3- Fettsäure-reiche Pflanzen wie Sonnenblume, Färberdistel, Tabak, Königskerze, Sesam,(Coffee, cocoa, tea), Salix species and perennial grasses and forage crops. Preferred plants according to the invention are oil crop plants, such as peanut, rapeseed, canola, sunflower, safflower, poppy, mustard, hemp, castor, olive, calendula, punica, evening primrose, pumpkin, flax, soy, borage, trees (oil palm, coconut). Particularly preferred are C 18: 2 and / or C 18: 3 fatty acid-rich plants such as sunflower, safflower, tobacco, mullein, sesame seed,

Baumwolle, Kürbis, Mohn, Nachtkerze, Walnuss, Lein, Hanf, Distel oder Färberdistel. Ganz besonders bevorzugt sind Pflanzen wie Färberdistel, Sonnenblume, Mohn, Nachtkerze, Walnuss, Lein oder Hanf.Cotton, pumpkin, poppy, evening primrose, walnut, flax, hemp, thistle or safflower. Very particularly preferred are plants such as safflower, sunflower, poppy, evening primrose, walnut, flax or hemp.

Für das erfindungsgemäße beschriebene Verfahren ist es vorteilhaft in die Pflanzen zusätzlich zu den unter Verfahrensschritt (a) und (b) eingebrachten Nukleinsäuren sowie den ggf. eingebrachten Nukleinsäuresequenzen, die für die Δ-6-Elongase und/oder die ω-3-Desaturasen kodieren, zusätzlich weitere Nukleinsäuren einzubringen, die für Enzyme des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels kodieren. Im Prinzip können alle Gene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels vorteilhaft in Kombination mit den im erfinderungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen, die für die Δ-6-Desaturase(n), Δ-5-Desaturase(n), Δ-6-Elongase(n) und/oder ω-3-Desaturase(n) [im Sinne dieser Anmeldung soll der Plural den Singular und umgekehrt beinhalten] kodieren, verwendet werden; vorteilhaft werden Gene des Fettsäure oder Lipidstoffwechsels ausgewählt aus der Gruppe Acyl-CoA-Dehydrogenase(n), Acyl-ACP[= acyl carrier protein]-Desaturase(n), Acyl- ACP-Thioesterase(n), Fettsäure -Acyl-Transferase(n), Acyl-CoAiLysophospholipid-Acyl- transferasen, Fettsäure-Synthase(n), Fettsäure -Hydroxylase(n), Acetyl-Coenzym A-Carb- oxylase(n), Acyl-Coenzym A-Oxidase(n), Fettsäure-Desaturase(n), Fettsäure -Acetylenasen, Lipoxygenasen, Triacylglycerol-Lipasen, Allenoxid-Synthasen, Hydroperoxid-Lyasen oder Fettsäure-Elongase(n) in Kombination mit der Δ-6-Elongase, Δ-6-Desaturase, Δ-5-Desaturase und/oder ω-3-Desaturase verwendet. Besonders bevorzugt werden Gene ausgewählt aus der Gruppe der Δ-4-Desaturasen, Δ-8- Desatuasen, Δ-9-Desaturasen, Δ-12-Desaturasen, Δ-5- Elongasen oder Δ-9-Elongasen in Kombination mit den vorgenannten Genen für die Δ-6- Elongase, Δ-6-Desaturase, Δ-5-Desaturase und/oder ω-3-Desaturase verwendet, wobei einzelne Gene oder mehrere Gene in Kombination verwendet werden können.For the method according to the invention described, it is advantageous in the plants in addition to the introduced under step (a) and (b) nucleic acids and optionally introduced nucleic acid sequences encoding the Δ-6 elongase and / or the ω-3-desaturases to additionally introduce further nucleic acids which code for enzymes of the fatty acid or lipid metabolism. In principle, all genes of the fatty acid or lipid metabolism can advantageously be used in combination with the nucleic acid sequences used in the inventive method, which are suitable for Δ6-desaturase (s), Δ5-desaturase (s), Δ6-elongase (s) and / or ω-3-desaturase (s) [in the context of this application, the plural shall encode the singular and vice versa]; Advantageously, genes of the fatty acid or lipid metabolism are selected from the group of acyl-CoA dehydrogenase (s), acyl-ACP [= acyl carrier protein] desaturase (s), acyl-ACP thioesterase (s), fatty acid acyl transferase ( n), acyl-CoAlysophospholipid acyltransferases, fatty acid synthase (s), fatty acid hydroxylase (s), acetyl coenzyme A-carboxylase (s), acyl coenzyme A oxidase (s), fatty acid desaturase (n), fatty acid acetylenases, lipoxygenases, triacylglycerol lipases, allene oxide synthases, hydroperoxide lyases or fatty acid elongase (s) in combination with Δ6-elongase, Δ6-desaturase, Δ5-desaturase and or ω-3-desaturase used. Particular preference is given to genes selected from the group of Δ-4-desaturases, Δ-8-desatuases, Δ-9-desaturases, Δ-12-desaturases, Δ-5-elongases or Δ-9-elongases in combination with the abovementioned genes for the Δ-6 elongase, Δ-6-desaturase, Δ-5-desaturase and / or ω-3-desaturase, wherein single genes or multiple genes can be used in combination.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete ω-3-Desaturase sollte vorteilhaft eine Verschiebung vom ω-6-Biosyntheseweg zum ω-3 -Biosyntheseweg ermöglichen, was vorteilhaft zu einer Verschiebung von Cl 8:2- zu C18:3-Fettsäuren führt. Durch diese Eigenschaften der ω-3- Desaturase ist es vorteilhaft möglich, das Fettsäurespektrum innerhalb eines Organismus, vorteilhaft innerhalb einer Pflanze oder einem Pilz von den ω-6-Fettsäuren zu den ω-3 -Fettsäuren hin zu verschieben. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die ω-3-Desaturase eine breite Palette von Phospholipiden wie Phosphatidylcholin (= PC), Phosphatidylinositol (= PIS) oder Phosphatidyl- ethanolamin (= PE) umsetzt. Schließlich lassen sich auch Desaturierungsprodukte in den Neutrallipiden (= NL), das heißt in den Triglyceriden finden.The ω-3-desaturase used in the method according to the invention should advantageously allow a shift from the ω-6 biosynthetic pathway to the ω-3 biosynthetic pathway, which advantageously leads to a shift of Cl 8: 2 to C18: 3 fatty acids. By virtue of these properties of omega-3-desaturase, it is advantageously possible to shift the fatty acid spectrum within an organism, advantageously within a plant or a fungus, from the omega-6 fatty acids to the omega-3 fatty acids. Furthermore, it is advantageous that the ω-3-desaturase converts a wide range of phospholipids such as phosphatidylcholine (= PC), phosphatidylinositol (= PIS) or phosphatidylethanolamine (= PE). Finally, desaturation products can also be used in the Neutral lipids (= NL), that is found in the triglycerides.

Die erfindungsgemäßen Δ5-Desaturasen und Δ6-Desaturasen aus Mantoniella squamata haben gegenüber den bekannten Δ5-Desaturasen und Δ6-Desaturasen, beispielweise aus Phaeodactylum tricornutum, den Vorteil, dass sie Fettsäuren gebunden an Phospholipide oder CoA-The Δ5-desaturases and Δ6-desaturases according to the invention from Mantoniella squamata have the advantage over the known Δ5-desaturases and Δ6-desaturases, for example from Phaeodactylum tricornutum, that they bind fatty acids to phospholipids or CoA-

Fettsäureester, vorteilhaft CoA-F ettsäureester umsetzen können. Vorteilhaft setzen die im erfingungsgemäßen Verfahren verwendeten Desaturasen ihre jeweiligen Substrate in Form der Co A-F ettsäureester um (siehe Beispiele 10 und 11). Dies führt, wenn vorher ein Elongationsschritt stattgefunden hat, vorteilhaft zu einer erhöhten Produktausbeute. Die jeweiligen Desaturierungsprodukte werden dadurch in höheren Mengen synthetisiert, da der Elongationsschritt in der Regel an den CoA-F ettsäureestern erfolgt, während der Desaturierungsschritt überwiegend an den Phospholipiden oder an den Triglyceriden erfolgt. Eine Austauschreaktion zwischen den CoA-Fettsäureestern und den Phospholipiden oder Triglyceriden, die eine weitere möglicherweise limitierende Enzymreaktion erforderlich machen würde, ist somit nicht erforderlich.Fatty acid esters, advantageously CoA-F ettsäureester implement. Advantageously, the desaturases used in the process according to the invention convert their respective substrates in the form of the Co A-fatty acid esters (see Examples 10 and 11). This leads, if previously a Elongationsschritt has taken place, advantageously to an increased product yield. The respective desaturation products are thereby synthesized in higher amounts, since the elongation step usually takes place on the CoA fatty acid esters, while the desaturation step takes place predominantly on the phospholipids or on the triglycerides. An exchange reaction between the CoA fatty acid esters and the phospholipids or triglycerides, which would require a further possibly limiting enzyme reaction, is thus not necessary.

Durch die enzymatische Aktivität der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, die für Polypeptide mit Δ-6-Elongase-, Δ-6-Desaturase-, Δ-5-Desaturase- und/oder ω-3- Desaturaseaktivität kodieren, vorteilhaft in Kombination mit Nukleinsäuresequenzen, die für Polypeptide des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels wie weiteren Polypeptiden mit Δ-4-, Δ-5-, Δ- 6-, Δ-8-, Δ-12-Desaturase oder Δ-5-, Δ-6- oder Δ-9-Elongaseaktivität kodieren, können unterschiedlichste mehrfach ungesättigte Fettsäuren im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Je nach Auswahl der für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Nutzpflanzen lassen sich Mischungen der verschiedenen mehrfach ungesättigten Fettsäuren oder einzelne mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie EPA oder ARA in freier oder gebundener Form herstellen. Je nachdem welche Fettsäurezusammensetzung in der Ausgangspflanze vorherrscht (Cl 8:2- oder C18:3-Fettsäuren) entstehen so Fettsäuren, die sich von C18:2- Fettsäuren ableiten, wie GLA, DGLA oder ARA oder solche, die sich von C18:3-Fettsäuren ableiten, wie SDA, ETA oder EPA. Liegt in der für das Verfahren verwendeten Pflanze als ungesättigte Fettsäure nur Linolsäure (= LA, C18:2Δ9'12) vor, so können als Produkte des Verfahrens nur GLA, DGLA und ARA entstehen, die als freie Fettsäuren oder gebunden vorliegen können. Ist in der im Verfahren verwendeten Pflanze als ungesättigte Fettsäure nur α-Linolensäure (= ALA, C18:3Δ9,12,15) vorhanden, beispielsweise wie in Lein, so können als Produkte des Verfahrens nur SDA, ETA und/oder EPA entstehen, die wie oben beschrieben als freie Fettsäuren oder gebunden vorliegen können. Durch Modifikation der Aktivität der im Verfahren verwendeten und an der Synthese beteiligten Enzyme Δ-6-Elongase, Δ-6-Desaturase, Δ-5-Desaturase und/oder ω-3-Desaturase vorteilhaft in Kombination mit weiteren Genen des Lipid- oder Fettsäurestoffwechsels lassen sich gezielt in den Pflanzen nur einzelne Produkte herstellten. Vorteilhaft werden nur ARA oder EPA oder deren Mischungen synthetisiert, abhängig von der in dem Organismus bzw. in der Pflanze vorliegenden Fettsäure, die als Ausgangssubstanz für die Synthese dient. Da es sich umBy the enzymatic activity of the nucleic acids used in the method according to the invention which code for polypeptides with Δ-6-elongase, Δ-6-desaturase, Δ-5-desaturase and / or ω-3-desaturase activity, advantageously in combination with nucleic acid sequences which are polypeptides of fatty acid or lipid metabolism such as other polypeptides with Δ-4, Δ-5, Δ-6, Δ-8, Δ-12-desaturase or Δ-5, Δ-6 or Δ -9-Elongaseaktivität encode, a variety of polyunsaturated fatty acids can be prepared in the process according to the invention. Depending on the selection of the crop plants used for the process according to the invention, mixtures of the various polyunsaturated fatty acids or individual polyunsaturated fatty acids such as EPA or ARA can be prepared in free or bound form. Depending on which fatty acid composition prevails in the starting plant (Cl 8: 2 or C18: 3 fatty acids), fatty acids derived from C18: 2 fatty acids, such as GLA, DGLA or ARA or those derived from C18: 3 Derived fatty acids, such as SDA, ETA or EPA. If only linoleic acid (= LA, C18: 2 Δ9 '12 ) is present as unsaturated fatty acid in the plant used for the process, only GLA, DGLA and ARA can arise as products of the process which may be present as free fatty acids or bound. If only α-linolenic acid (= ALA, C18: 3Δ9,12,15) is present as unsaturated fatty acid in the plant used in the process, for example as in flax, the products of the process can only be SDA, ETA and / or EPA, which as described above may be present as free fatty acids or bound. By modifying the activity of the enzymes used in the process and involved in the synthesis Δ6-elongase, Δ6-desaturase, Δ5-desaturase and / or ω-3-desaturase advantageous in combination with other genes of lipid or fatty acid metabolism can be specifically produced in the plants only individual products. Advantageously, only ARA or EPA or their mixtures are synthesized, depending on the fatty acid present in the organism or in the plant, which serves as the starting substance for the synthesis. Since it is about

Biosyntheseketten handelt, liegen die jeweiligen Endprodukte nicht als Reinsubstanzen in den Organismen vor. Es sind immer auch geringe Mengen der Vorläuferverbindungen im Endprodukt enthalten. Diese geringen Mengen betragen weniger als 20 Gew.-%, vorteilhaft weniger als 15 Gew.-%, besonders vorteilhaft weniger als 10 Gew.-%, ganz besonders vorteilhaft weniger als 5, 4, 3, 2 oder 1 Gew.-% bezogen auf das Endprodukt EPA oder ARA oder deren Mischungen.Biosynthesis chains, the respective end products are not present as pure substances in the organisms. There are always small amounts of precursor compounds in the final product. These small amounts are less than 20 wt .-%, advantageously less than 15 wt .-%, more preferably less than 10 wt .-%, most preferably less than 5, 4, 3, 2 or 1 wt .-% based on the end product EPA or ARA or mixtures thereof.

Neben der Produktion der Ausgangsfettsäuren für das erfindungsgemäße Verfahren direkt in dem Organismus, speziell der Pflanze, können die Fettsäuren prinzipiell auch von außen gefüttert werden. Aus Kostengründen ist die Produktion im Organismus, speziell in der Pflanze, bevorzugt. Bevorzugte Substrate sind Linolsäure (C18:2Δ9,12), γ-Linolensäure (C18:3Δ6,9,12), Eicosadiensäure (C20:2Δ 11,14), Dihomo-γ-linolensäure (C20:3Δ8, 11,14), Arachidonsäure (C20:4Δ5,8, 11,14), Docosatetraensäure (C22:4Δ7, 10,13, 16) und Docosapentaensäure (C22:5Δ4,7,10,13,15).In addition to the production of the starting fatty acids for the process according to the invention directly in the organism, especially the plant, the fatty acids can in principle also be fed from the outside. For cost reasons, production in the organism, especially in the plant, is preferred. Preferred substrates are linoleic acid (C18: 2Δ9,12), γ-linolenic acid (C18: 3Δ6,9,12), Eicosadienoic acid (C20: 2Δ11,14), dihomo-γ-linolenic acid (C20: 3Δ8, 11,14), arachidonic acid (C20: 4Δ5,8, 11,14), docosatetraenoic acid (C22: 4Δ7, 10,13, 16) and docosapentaenoic acid (C22: 5Δ4,7,10,13,15).

Zur Steigerung der Ausbeute im beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Ölen und/oder Triglyceriden mit einem vorteilhaft erhöhten Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren ist es vorteilhaft die Menge an Ausgangsprodukt für die Fettsäuresynthese zu steigern, dies kann beispielsweise durch das Einbringen einer Nukleinsäure in den Organismus, die für ein Polypeptid mit Δ-12-Desaturase-Aktivität kodiert, erreicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei Öl-produzierenden Organismen wie der Familie der Brassicaceae wie der Gattung Brassica z.B. Raps; der Familie der Elaeagnaceae wie die Gattung Elaeagnus z.B. die Gattung und Art Olea europaea oder der Familie Fabaceae wie der Gattung Glycine z.B. die Gattung und Art Glycine max, die einen hohen Ölsäuregehalt aufweisen. Da diese Organismen nur einen geringen Gehalt an Linolsäure aufweisen, ist die Verwendung der genannten Δ-12-Desaturasen zur Herstellung des Ausgangsprodukts Linolsäure vorteilhaft.To increase the yield in the described process for the preparation of oils and / or triglycerides having an advantageously increased content of polyunsaturated fatty acids, it is advantageous to increase the amount of starting material for the fatty acid synthesis, this can be achieved, for example, by introducing a nucleic acid into the organism for a polypeptide encoded with Δ-12-desaturase activity. This is particularly advantageous in oil-producing organisms such as the Brassicaceae family such as the genus Brassica e.g. rape; the family of Elaeagnaceae such as the genus Elaeagnus e.g. the genus and species Olea europaea or the family Fabaceae such as the genus Glycine e.g. the genus and species Glycine max, which have a high oleic acid content. Since these organisms have only a low content of linoleic acid, the use of said Δ-12-desaturases for the preparation of the starting product linoleic acid is advantageous.

Im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Nukleinsäuren stammen vorteilhaft aus Pflanzen wie Algen beispielsweise Algen der Familie der Prasinophyceae wie aus den Gattungen Heteromastix, Mammella, Mantoniella, Micromonas, Nephroselmis, Ostreococcus, Prasinocladus, Prasinococcus, Pseudoscourfielda, Pycnococcus, Pyramimonas, Scherffelia oder Tetraselmis wie den Gattungen und Arten Heteromastix longifillis, Mamiella gilva, Mantoniella squamata, Micromonas pusilla, Nephroselmis olivacea, Nephroselmis pyriformis, Nephroselmis rotunda, Ostreococcus tauri, Ostreococcus sp. Prasinocladus ascus, Prasinocladus lubricus, Pycnococcus provasolii, Pyramimonas amylifera, Pyramimonas disomata, Pyramimonas obovata, Pyramimonas orientalis, Pyramimonas parkeae, Pyramimonas spinifera, Pyramimonas sp., Tetraselmis apiculata, Tetraselmis carteriaformis, Tetraselmis chui, Tetraselmis convolutae, Tetraselmis desikacharyi, Tetraselmis gracilis, Tetraselmis hazeni, Tetraselmis impellucida, Tetraselmis inconspicua, Tetraselmis levis, Tetraselmis maculata, Tetraselmis marina, Tetraselmis striata, Tetraselmis subcordiformis, Tetraselmis suecica, Tetraselmis tetrabrachia, Tetraselmis tetrathele, Tetraselmis verrucosa, Tetraselmis verrucosa fo. rubens oder Tetraselmis sp. oder aus Algen der Familie Euglenaceae wie aus den Gattungen Ascoglena, Astasia, Colacium, Cyclidiopsis, Euglena, Euglenopsis, Hyalophacus, Khawkinea, Lepocinclis, Phacus, Strombomonas oder Trachelomonas wie die Gattungen und Art Euglena acus, Euglena geniculata, Euglena gracilis, Euglena mixocylindracea, Euglena rostrifera, Euglena viridis, Colacium stentorium, Trachelomonas cylindrica oder Trachelomonas volvocina. Vorteilhaft stammen die verwendeten Nukleinsäuren aus Algen der Gattungen Euglena, Mantoniella oder Ostreococcus.Nucleic acids used in the method according to the invention are advantageously derived from plants such as algae, for example algae of the family Prasinophyceae as from the genera Heteromastix, Mammella, Mantoniella, Micromonas, Nephroselmis, Ostreococcus, Prasinocladus, Prasinococcus, Pseudoscourfielda, Pycnococcus, Pyramimonas, Scherffelia or Tetraselmis such as the genera and Heteromastix longifillis, Mamiella gilva, Mantoniella squamata, Micromonas pusilla, Nephroselmis olivacea, Nephroselmis pyriformis, Nephroselmis rotunda, Ostreococcus tauri, Ostreococcus sp. Prasinocladus ascus, Prasinocladus lubricus, Pycnococcus provasolii, Pyramimonas amylifera, Pyramimonas disomata, Pyramimonas obovata, Pyramimonas orientalis, Pyramimonas parkeae, Pyramimonas spinifera, Pyramimonas sp., Tetraselmis apiculata, Tetraselmis carteriaformis, Tetraselmis Chui, convolutae Tetraselmis, Tetraselmis desikacharyi, Tetraselmis gracilis, Tetraselmis hazeni, Tetraselmis impellucida, Tetraselmis inconspicua, Tetraselmis levis, Tetraselmis maculata, Tetraselmis marina, Tetraselmis striata, Tetraselmis subcordiformis, Tetraselmis suecica, Tetraselmis tetrabrachia, Tetraselmis tetrathele , Tetraselmis verrucosa, Tetraselmis verrucosa fo. rubens or tetraselmis sp. or algae of the Euglenaceae family such as the genera Ascoglena, Astasia, Colacium, Cyclidiopsis, Euglena, Euglenopsis, Hyalophacus, Khawkinea, Lepocinclis, Phacus, Strombomonas or Trachelomonas such as the genera and species Euglena acus, Euglena geniculata, Euglena gracilis, Euglena mixocylindracea, Euglena rostrifera, Euglena viridis, Colacium stentorium, Trachelomonas cylindrica or Trachelomonas volvocina. Advantageously, the nucleic acids used are derived from algae of the genera Euglena, Mantoniella or Ostreococcus.

Weitere vorteilhafte Pflanzen sind Algen wie Isochrysis oder Crypthecodinium, Algen/ Diatomeen wie Thalassiosira oder Phaeodactylum, Moose wie Physcomitrella oder Ceratodon oder höhere Pflanzen wie Primulaceae wie Aleuritia, Calendula stellata, Osteospermum spinescens oder Osteospermum hyoseroides, Mikroorganismen wie Pilzen wie Aspergillus, Thraustochytrium, Phytophthora, Entomophthora, Mucor oder Mortierella, Bakterien wie Shewanella, Hefe oder Tiere wie Nematoden wie Caenorhabditis, Insekten, Fröschen, Seegurken oder Fischen. Bevorzugt stammen die Nukleinsäuresequenzen aus der Klasse der Vertebrata; Euteleostomi, Actinopterygii; Neopterygii; Teleostei; Euteleostei, Protacanthopterygii, Salmoniformes; Salmonidae bzw. Oncorhynchus oder Vertebrata, Amphibia, Anura, Pipidae, Xenopus oder Evertebrata wie Protochordata, Tunicata, Holothuroidea, Cionidae wie Amaroucium constellatum, Botryllus schlössen, Ciona intestinalis, Molgula citrina, Molgula manhattensis, Perophora viridis oder Styela partita. Besonders vorteilhaft stammen die Nukleinsäuren aus Pilzen, Tieren oder aus Pflanzen wie Algen oder Moosen, bevorzugt aus der Ordnung der Salmoniformes wie der Familie der Salmonidae wie der Gattung Salmo beispielsweise aus den Gattungen und Arten Oncorhynchus mykiss, Trutta trutta oder Salmo trutta fario, aus Algen wie den Gattungen Mantoniella oder Ostreococcus oder aus den Diatomeen wie den Gattungen Thalassiosira oder Phaeodactylum oder aus Algen wie Crypthecodinium.Further advantageous plants are algae such as Isochrysis or Crypthecodinium, algae / diatoms such as Thalassiosira or Phaeodactylum, mosses such as Physcomitrella or Ceratodon or higher plants such as Primulaceae such as Aleuritia, Calendula stellata, Osteospermum spinescens or Osteospermum hyoseroides, microorganisms such as fungi such as Aspergillus, Thraustochytrium, Phytophthora, Entomophthora, Mucor or Mortierella, bacteria such as Shewanella, yeast or animals such as nematodes such as Caenorhabditis, insects, frogs, sea cucumbers or fish. Preferably, the nucleic acid sequences are of the vertebrate class; Euteleostomi, Actinopterygii; Neopterygii; Teleostei; Euteleostei, Protacanthopterygii, Salmoniformes; Salmonidae or Oncorhynchus or Vertebrata, Amphibia, Anura, Pipidae, Xenopus or Evertebrata such as Protochordata, Tunicata, Holothuroidea, Cionidae such as Amaroucium constellatum, Botryllus schlössen, Ciona intestinalis, Molgula citrina, Molgula manhattensis, Perophora viridis or Styela partita. Particularly advantageous are the Nucleic acids from fungi, animals or from plants such as algae or mosses, preferably from the order of Salmoniformes such as the family Salmonidae such as the genus Salmo, for example, from the genera and species Oncorhynchus mykiss, Trutta trutta or Salmo trutta fario, from algae such as the genera Mantoniella or Ostreococcus or from the diatoms such as the genera Thalassiosira or Phaeodactylum or from algae such as Crypthecodinium.

Vorteilhaft werden im erfindungsgemäßen Verfahren die vorgenannten Nukleinsäuresequenzen oder deren Derivate oder Homologe, die für Polypeptide kodieren, die noch die enzymatische Aktivität der durch die Nukleinsäuresequenzen kodierten Proteine besitzen, in dem Organismus exprimiert. Diese Sequenzen werden einzeln oder in Kombination mit den für die Δ-12- Desaturase, Δ-4-Desaturase, Δ-5-Desaturase, Δ-6-Desaturase, Δ-5-Elongase, Δ-6-Elongase und/oder ω-3-Desaturase kodierenden Nukleinsäuresequenzen in Expressionskonstrukte kloniert und zum Einbringen und zur Expression in Organismen verwendet. Diese Expressionskonstrukte ermöglichen durch ihre Konstruktion eine vorteilhafte optimale Synthese der im erfindungsgemäßen Verfahren produzierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren.Advantageously, in the method according to the invention, the abovementioned nucleic acid sequences or their derivatives or homologs which code for polypeptides which still have the enzymatic activity of the proteins encoded by the nucleic acid sequences are expressed in the organism. These sequences are used alone or in combination with those for Δ12-desaturase, Δ4-desaturase, Δ5-desaturase, Δ6-desaturase, Δ5-elongase, Δ6-elongase and / or ω 3-desaturase-encoding nucleic acid sequences are cloned into expression constructs and used for introduction and expression in organisms. By their construction, these expression constructs enable a favorable optimal synthesis of the polyunsaturated fatty acids produced in the process according to the invention.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Gewinnens einer Zelle oder eines ganzen Organismus, speziell einer ganzen Pflanze, der die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen, die für eine Δ-6-Desaturase, Δ-6-Elongase, Δ-5-Desaturase und/oder ω-3-Desaturase kodieren, enthält, wobei die Zelle und/oder der Organismus noch weitere Nukleinsäuresequenzen des Lipid- oder Fettsäurestoffwechsels enthalten kann. Diese im Verfahren bevorzugt verwendeten Nukleinsäuresequenzen werden zur Expression vorteilhaft in mindestens ein Genkonstrukt und/oder einen Vektor wie nachfolgend beschrieben, allein oder in Kombination mit weiteren Nukleinsäuresequenzen, die für Proteine des Fettsäure- oder Lipid- stoffwechsels kodieren, eingebaut und schließlich in die Zelle oder den Organismus transformiert. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst dieses Verfahren ferner den Schritt des Gewinnens der Öle, Lipide oder freien Fettsäuren aus dem Organismus oder aus der Kultur. Bei der Kultur kann es sich beispielsweise um eine Fermentationskultur beispielsweise im Falle der Kultivierung von Mikroorganismen wie z.B. Mortierella, Thalassiosira, Mantoniella, Ostreococcus, Saccharomyces oder Thraustochytrium oder um eine Treibhaus- oder Feldkultur einer Pflanze handeln. Die so hergestellte Zelle oder der so hergestellte Organismus ist vorteilhaft eine Zelle eines Öl-produzierenden Organismus wie einer Ölfruchtpflanze wie beispielsweise Erdnuss, Raps, Canola, Lein, Hanf, Erdnuss, Soja, Safflower, Hanf, Sonnenblumen oder Borretsch.In a preferred embodiment, the method further comprises the step of obtaining a cell or a whole organism, especially a whole plant, which comprises the nucleic acid sequences used in the method which are responsible for a Δ6-desaturase, Δ6-elongase, Δ-5 Desaturase and / or ω-3-desaturase encoded, wherein the cell and / or the organism may contain other nucleic acid sequences of the lipid or fatty acid metabolism. These nucleic acid sequences preferably used in the method are advantageously expressed for expression in at least one gene construct and / or a vector as described below, alone or in combination with other nucleic acid sequences which are suitable for proteins of the fatty acid or lipid metabolism, incorporated and finally transformed into the cell or organism. In a further preferred embodiment, this method further comprises the step of recovering the oils, lipids or free fatty acids from the organism or from the culture. The culture may be, for example, a fermentation culture, for example, in the case of culturing microorganisms such as Mortierella, Thalassiosira, Mantoniella, Ostreococcus, Saccharomyces or Thraustochytrium, or a greenhouse or field crop of a plant. The cell or organism thus produced is advantageously a cell of an oil-producing organism such as an oil crop such as peanut, canola, canola, flax, hemp, peanut, soybean, safflower, hemp, sunflower or borage.

Unter Anzucht ist beispielsweise die Kultivierung im Falle von Pflanzenzellen, -gewebe oder -Organen auf oder in einem Nährmedium oder der ganzen Pflanze auf bzw. in einem Substrat beispielsweise in Hydrokultur, Blumentopferde oder auf einem Ackerboden zu verstehen.Cultivation is, for example, culturing in the case of plant cells, tissue or organs on or in a nutrient medium or the whole plant on or in a substrate, for example in hydroponics, potting soil or on arable land.

"Transgen" bzw. "Rekombinant" im Sinne der Erfindung bedeutet bezüglich zum Beispiel einer Nukleinsäuresequenz, einer Expressionskassette (= Genkonstrukt) oder einem Vektor enthaltend die erfindungsgemäße Nukleinsäuresequenz oder einem Organismus transformiert mit den erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen, Expressionskassette oder Vektor alle solche durch gentechnische Methoden zustandegekommenen Konstruktionen, in denen sich entweder a) die erfindungsgemäße Nukleinsäuresequenz, oder b) eine mit der erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenz funktionell verknüpfte genetische Kontrollsequenz, zum Beispiel ein Promotor, oder c) (a) und (b) sich nicht in ihrer natürlichen, genetischen Umgebung befinden oder durch gentechnische Methoden modifiziert wurden, wobei die Modifikation beispielhaft eine Substitution, Addition, Deletion, Inversion oder Insertion eines oder mehrerer Nukleotidreste sein kann. Natürliche genetische Umgebung meint den natürlichen genomischen bzw. chromosomalen Locus in dem Herkunftsorganismus oder das Vorliegen in einer genomischen Bibliothek. Im Fall einer genomischen Bibliothek ist die natürliche, genetische Umgebung der Nukleinsäuresequenz bevorzugt zumindest noch teilweise erhalten. Die Umgebung flankiert die Nukleinsäuresequenz zumindest an einer Seite und hat eine Sequenzlänge von mindestens 50 bp, bevorzugt mindestens 500 bp, besonders bevorzugt mindestens 1000 bp, ganz besonders bevorzugt mindestens 5000 bp."Transgene" or "recombinant" in the sense of the invention means, for example, a nucleic acid sequence, an expression cassette (= gene construct) or a vector containing the nucleic acid sequence according to the invention or an organism transformed with the nucleic acid sequences, expression cassette or vector according to the invention all such by genetic engineering methods Constructions in which either a) the nucleic acid sequence according to the invention, or b) a genetic control sequence functionally linked to the nucleic acid sequence according to the invention, for example a promoter, or c) (a) and (b) are not in their natural, genetic environment or have been modified by genetic engineering methods, the modification being exemplified by substitution, addition, deletion, inversion or insertion of one or more nucleotide residues can. Natural genetic environment means the natural genomic or chromosomal locus in the source organism or presence in a genomic library. In the case of a genomic library, the natural genetic environment of the nucleic acid sequence is preferably at least partially conserved. The environment flanks the nucleic acid sequence at least on one side and has a sequence length of at least 50 bp, preferably at least 500 bp, more preferably at least 1000 bp, most preferably at least 5000 bp.

Eine natürlich vorkommende Expressionskassette - beispielsweise die natürlich vorkommende Kombination des natürlichen Promotors der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenz, die für Proteine mit entsprechender Δ-6-Desaturase-, Δ-6-Elongase-, Δ-5- Desaturaseund/oder ω-3- Desaturaseaktivität kodiert, vorteilhaft in Kombination mit Nuklein- säuresequenzen, die für Proteine mit Δ-12-Desaturase-, Δ-4-Desaturase-, Δ-8-Desaturase-, Δ-9- Elongase-, und/oder Δ-5-Elongaseaktivität kodieren, wird zu einer transgenen Expressionskassette, wenn diese durch nicht-natürliche, synthetische ("künstliche") Verfahren wie beispielsweise einer Mutagenisierung geändert wird. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise beschrieben in US 5,565,350 oder WO 00/15815.A naturally occurring expression cassette - for example, the naturally occurring combination of the natural promoter of the nucleic acid sequence used in the method according to the invention, which is suitable for proteins with appropriate Δ6-desaturase, Δ6-elongase, Δ5-desaturase and / or ω-3 Desaturase activity, advantageously in combination with nucleic acid sequences which are suitable for proteins having Δ-12-desaturase, Δ-4-desaturase, Δ-8-desaturase, Δ-9 elongase, and / or Δ-5. Elongase activity becomes a transgenic expression cassette when it is changed by non-natural, synthetic ("artificial") methods such as a mutagenization. Corresponding methods are described, for example, in US Pat. No. 5,565,350 or WO 00/15815.

Unter transgenem Organismus bzw. transgener Pflanze im Sinne der Erfindung ist wie vorgenannt zu verstehen, dass die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren nicht an ihrer natürlichen Stelle im Genom eines Organismus sind, dabei können die Nukleinsäuren homolog oder heterolog exprimiert werden. Transgen bedeutet aber auch wie genannt, dass die erfϊndungs- gemäßen Nukleinsäuren an ihrem natürlichen Platz im Genom eines Organismus sind, dass jedoch die Sequenz gegenüber der natürlichen Sequenz verändert wurde und/oder dass die Regulationssequenzen, der natürlichen Sequenzen verändert wurden. Bevorzugt ist unter transgen die Expression der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren an nicht-natürlicher Stelle im Genom zu verstehen, das heißt eine homologe oder bevorzugt heterologe Expression der Nukleinsäuren liegt vor. Bevorzugte transgene Organismen sind Pilze wie Mortierella oder Phytophtora, Moose wie Physcomitrella, Algen wie Mantoniella oder Ostreococcus, Diatomeen wie Thalassiosira oder Crypthecodinium oder Pflanzen wie die Ölfruchtpflanzen und Öl-produzierende Pflanzen, Gemüse-, Salat- oder Zierpflanzen, die vorteilhaft ausgewählt sind aus der Gruppe der Pflanzenfamilien bestehend aus den Familien der Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Grossulahaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae,As mentioned above, the term "transgenic organism" or "transgenic plant" within the meaning of the invention means that the nucleic acids used in the method are not in their natural position in the genome of an organism, in which case the nucleic acids can be expressed homologously or heterologously. However, as mentioned above, transgene also means that the nucleic acids according to the invention are in their natural place in the genome of an organism, but that the sequence has been changed compared to the natural sequence and / or that the regulatory sequences of the natural sequences have been altered. The transgenic expression of the nucleic acids according to the invention at non-natural sites in the genome is preferred understand, that is, a homologous or preferably heterologous expression of the nucleic acids is present. Preferred transgenic organisms are fungi such as Mortierella or Phytophthora, mosses such as Physcomitrella, algae such as Mantoniella or Ostreococcus, diatoms such as Thalassiosira or Crypthecodinium or plants such as the oil crops and oil-producing plants, vegetable, salad or ornamental plants, which are advantageously selected from the A group of plant families consisting of the families of Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Grossulahaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae,

Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae, Polygonaceae, Punicaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Sterculiaceae und Valerianaceae.Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae, Polygonaceae, Punicaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Sterculiaceae and Valerianaceae.

Als Organismen bzw. Wirtsorganismen für die im erfϊndungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, die Expressionskassette oder den Vektor eignen sich prinzipiell vorteilhaft alle Organismen, die in der Lage sind Fettsäuren, speziell ungesättigte Fettsäuren, zu synthetisieren bzw. die für die Expression rekombinanter Gene geeignet sind. Beispielhaft seien Pflanzen wie Arabidopsis, Asteraceae wie Calendula oder Kulturpflanzen wie Soja, Erdnuss, Rizinus, Sonnenblume, Mais, Baumwolle, Flachs, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, FärberSaflor (Carthamus tinctorius) oder Kakaobohne, Mikroorganismen wie Pilze beispielsweise die Gattung Mortierella, Thraustochytrium, Saprolegnia, Phytophtora oder Pythium, Bakterien wie die Gattung Escherichia oder Shewanella, Hefen wie die Gattung Saccharomyces, Cyanobakterien, Ciliaten, Algen wie Mantoniella oder Ostreococcus oder Protozoen wie Dinoflagellaten wie Thalassiosira oder Crypthecodinium genannt. Weitere vorteilhafte Organismen, speziell Pflanzen sind an anderer Stelle in dieser Anmeldung genannt. Bevorzugt werden Organismen, die natürlicherweise Öle in größeren Mengen synthetisieren können wie Pilze wie Mortierella alpina, Pythium insidiosum, Phytophtora infestans oder Pflanzen wie Soja, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersaflor, Flachs, Hanf, Rizinus, Calendula, Erdnuss, Kakaobohne oder Sonnenblume oder Hefen wie Saccharomyces cerevisiae, besonders bevorzugt werden Soja, Flachs, Raps, Färbersaflor, Sonnenblume, Calendula, Mortierella oder Saccharomyces cerevisiae. Prinzipiell sind als Wirtsorganismen neben den vorgenannten transgenen Organismen auch transgene Tiere, vorteilhaft nicht-humane Tiere, geeignet wie beispielsweise C. elegans.In principle, all organisms which are able to synthesize fatty acids, especially unsaturated fatty acids, or which are suitable for the expression of recombinant genes, are suitable in principle as organisms or host organisms for the nucleic acids, the expression cassette or the vector used in the process according to the invention. Examples include plants such as Arabidopsis, Asteraceae such as calendula or crops such as soybean, peanut, castor, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, dyer safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi, for example, the genus Mortierella, Thraustochytrium, Saprolegnia, Phytophthora or Pythium, bacteria such as the genus Escherichia or Shewanella, yeasts such as the genus Saccharomyces, cyanobacteria, ciliates, algae such as Mantoniella or Ostreococcus or protozoans such as dinoflagellates such as Thalassiosira or Crypthecodinium called. Further advantageous organisms, especially plants, are mentioned elsewhere in this application. Preference is given to organisms that naturally Such as Mushrooms such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum, Phytophthora infestans or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, dyeing safflower, flax, hemp, castor, calendula, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, especially Soy, flax, rapeseed, safflower, sunflower, calendula, Mortierella or Saccharomyces cerevisiae are preferred. In principle, transgenic animals, advantageously non-human animals, such as, for example, C. elegans, are suitable as host organisms in addition to the abovementioned transgenic organisms.

Nutzbare Wirtszellen sind weiterhin genannt in: Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). VerwendbareUseful host cells are also mentioned in: Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). usable

Expressionsstämme z.B. solche, die eine geringere Proteaseaktivität aufweisen sind beschrieben in: Gottesman, S., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 119-128.Expression strains e.g. those which have lower protease activity are described in: Gottesman, S., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 119-128.

Hierzu gehören Pflanzenzellen und bestimmte Gewebe, Organe und Teile von Pflanzen in all ihren Erscheinungsformen, wie Antheren, Fasern, Wurzelhaare, Stängel, Embryos, Kalli, Kotyledonen, Petiolen, Erntematerial, pflanzliches Gewebe, reproduktives Gewebe und Zellkulturen, das von der eigentlichen transgenen Pflanze abgeleitet ist und/oder dazu verwendet werden kann, die transgene Pflanze hervorzubringen.These include plant cells and certain tissues, organs and parts of plants in all their forms, such as anthers, fibers, root hairs, stems, embryos, calli, cotyledons, petioles, crops, plant tissue, reproductive tissue and cell cultures, that of the actual transgenic plant is derived and / or can be used to produce the transgenic plant.

Transgene Pflanzen, die die im erfindungsgemäßen Verfahren synthetisierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren enthalten, können vorteilhaft direkt vermarktet werden, ohne dass die synthetisierten Öle, Lipide oder Fettsäuren isoliert werden müssen. Diese Form der Vermarktung ist besonders vorteilhaft. Unter Pflanzen im erfindungsgemäßen Verfahren sind ganze Pflanzen sowie alle Pflanzenteile, Pflanzenorgane oder Pflanzenteile wie Blatt, Stiel, Samen, Wurzel, Knollen, Antheren, Fasern, Wurzelhaare, Stängel, Embryos, Kalli, Kotyledonen, Petiolen, Erntematerial, pflanzliches Gewebe, reproduktives Gewebe, Zellkulturen, die sich von der transgenen Pflanze ableiten und/oder dazu verwendet werden können, die transgene Pflanze hervorzubringen. Der Samen umfasst dabei alle Samenteile wie die Samenhüllen, Epidermis und Samenzellen, Endosperm oder Embyrogewebe. Die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen können aber auch aus den Organismen vorteilhaft Pflanzen in Form ihrer Öle, Fett, Lipide und/oder freien Fettsäuren isoliert werden. Durch dieses Verfahren hergestellte mehrfach ungesättigte Fettsäuren lassen sich durch Ernten der Organismen entweder aus der Kultur, in der sie wachsen, oder vom Feld ernten. Dies kann über Pressen oder Extraktion der Pflanzenteile, bevorzugt der Pflanzensamen erfolgen. Dabei können die Öle, Fette, Lipide und/oder freien Fettsäuren durch sogenanntes kalt schlagen oder kalt pressen ohne Zuführung von Wärme durch Pressen gewonnen werden. Damit sich die Pflanzenteile, speziell die Samen leichter aufschließen lassen, werden sie vorher zerkleinert, gedämpft oder geröstet. Die so vorbehandelten Samen können anschließend gepresst werden oder mit Lösungsmittel wie warmem Hexan extrahiert werden. Anschließend wird das Lösungsmittel wieder entfernt. Im Falle von Mikroorganismen werden diese nach Ernte beispielsweise direkt ohne weitere Arbeitsschritte extrahiert oder aber nach Aufschluss über verschiedene dem Fachmann bekannte Methoden extrahiert. Auf diese Weise können mehr als 96 % der im Verfahren hergestellten Verbindungen isoliert werden.Transgenic plants which contain the polyunsaturated fatty acids synthesized in the process according to the invention can advantageously be marketed directly, without the synthesized oils, lipids or fatty acids having to be isolated. This form of marketing is particularly beneficial. Plants in the process according to the invention include whole plants and all plant parts, plant organs or plant parts such as leaves, stems, seeds, roots, tubers, anthers, fibers, root hairs, stems, embryos, calli, cotyledons, petioles, crop material, plant tissue, reproductive tissue, Cell cultures derived from the transgenic plant and / or used to produce the transgenic plant. The seed includes all seed parts such as the seed shells, epidermis and sperm cells, endosperm or embryonic tissue. However, the compounds prepared in the process according to the invention can also be isolated from the organisms advantageously plants in the form of their oils, fat, lipids and / or free fatty acids. Polyunsaturated fatty acids produced by this process can be harvested by harvesting the organisms either from the culture in which they grow or from the field. This can be done by pressing or extraction of the plant parts, preferably the plant seeds. In this case, the oils, fats, lipids and / or free fatty acids by so-called cold beat or cold pressing can be obtained without supplying heat by pressing. To make it easier to dig up the plant parts, especially the seeds, they are first crushed, steamed or roasted. The pretreated seeds can then be pressed or extracted with solvents such as warm hexane. Subsequently, the solvent is removed again. In the case of microorganisms, these are harvested after harvesting, for example, directly without further working steps, or else extracted after digestion by various methods known to the person skilled in the art. In this way, more than 96% of the compounds prepared in the process can be isolated.

Anschließend werden die so erhaltenen Produkte weiter bearbeitet, das heißt raffiniert. Dabei werden zunächst beispielsweise die Pfianzenschleime und Trübstoffe entfernt. Die sogenannte Entschleimung kann enzymatisch oder beispielsweise chemisch/physikalisch durch Zugabe von Säure wie Phosphorsäure erfolgen. Anschließend werden die freien Fettsäuren durch Behandlung mit einer Base beispielsweise Natronlauge entfernt. Das erhaltene Produkt wird zur Entfernung der im Produkt verbliebenen Lauge mit Wasser gründlich gewaschen und getrocknet. Um die noch im Produkt enthaltenen Farbstoffe zu entfernen, werden die Produkte einer Bleichung mit beispielsweise Bleicherde oder Aktivkohle unterzogen. Zum Schluss wird das Produkt noch beispielsweise mit Wasserdampf desodoriert.Subsequently, the products thus obtained are further processed, that is refined. First, for example, the Pfieszenschleime and turbidity are removed. The so-called degumming can be carried out enzymatically or, for example, chemically / physically by adding acid, such as phosphoric acid. Subsequently, the free fatty acids are removed by treatment with a base, for example sodium hydroxide solution. The product obtained is for removal The lye remaining in the product is thoroughly washed with water and dried. In order to remove the dyes still contained in the product, the products are subjected to bleaching with, for example, bleaching earth or activated carbon. Finally, the product is deodorized, for example, with steam.

Vorzugsweise sind die durch dieses Verfahren produzierten PUFAs bzw. LCPUFAs C 18-, C20- und/oder C22-Fettsäuremoleküle, vorteilhaft C20-Fettsäuremoleküle mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül, vorzugsweise drei, vier, fünf oder sechs Doppelbindungen. Diese C 18-, C20- oder C22-Fettsäuremoleküle lassen sich aus dem Organismus in Form eines Öls, Lipids oder einer freien Fettsäure isolieren. Geeignete Organismen sind beispielsweise die vorstehend erwähnten. Bevorzugte Organismen sind transgene Pflanzen.The PUFAs or LCPUFAs produced by this process are preferably C 18, C 20 and / or C 22 fatty acid molecules, advantageously C 20 -fatty acid molecules having at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably three, four, five or six double bonds. These C18, C20 or C22 fatty acid molecules can be isolated from the organism in the form of an oil, lipid or free fatty acid. Suitable organisms are, for example, those mentioned above. Preferred organisms are transgenic plants.

Eine Ausführungsform der Erfindung sind deshalb Öle, Lipide oder Fettsäuren oder Fraktionen davon, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt worden sind, besonders bevorzugt Öl, Lipid oder eine Fettsäurezusammensetzung, die PUFAs umfassen und von transgenenAn embodiment of the invention are therefore oils, lipids or fatty acids or fractions thereof, which have been prepared by the method described above, more preferably oil, lipid or a fatty acid composition comprising PUFAs and transgenic

Pflanzen herrühren. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in der Verwendung dieser Öle, Lipide oder Fettsäuren oder Fraktionen davon, die durch das oben beschriebene Verfahren hergstellt worden sind, zur Herstellung von Futtermitteln, Nahrungsmitteln, Kosmetika, diätetischen Nahrungsergänzungsmitteln oder Pharmazeutika.Plants come from. Another embodiment of the invention is the use of these oils, lipids or fatty acids or fractions thereof, which have been prepared by the process described above, for the production of feed, food, cosmetics, dietary supplements or pharmaceuticals.

Diese Öle, Lipide oder Fettsäuren enthalten wie oben beschrieben vorteilhaft 6 bis 15 % Palmitinsäure, 1 bis 6 % Stearinsäure; 7 bis 85 % Ölsäure; 0,5 bis 8 % Vaccensäure, 0,1 bis 1 % Arachinsäure, 7 bis 25 % gesättigte Fettsäuren, 8 bis 85 % einfach ungesättigte Fettsäuren und 60 bis 85 % mehrfach ungesättigte Fettsäuren, jeweils bezogen auf 100 % und auf den Gesamtfett- Säuregehalt des Organismus. Als vorteilhafte mehrfach ungesättigte Fettsäure sind in den Fett- säureester bzw. Fettsäuregemischen wie Phosphatidylfettsäureester oder Triacylglyceridester bevorzugt mindestens 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 oder 20 Gew.-% bezogen auf den Gesamtfettsäuregehalt an Arachi donsäure und/oder mindestens 20, 22, 24 oder 25, vorteilhaft mindestens 26, 28 oder 30, besonders vorteilhaft mindestens 32, 34, 36, 38 oder 40, ganz besonders vorteil- haft mindestens 42, 44, 45 Gew.-% oder mehr bezogen auf den Gesamtfettsäuregehalt an Eicosapentaensäure enthalten.These oils, lipids or fatty acids advantageously contain 6 to 15% palmitic acid, 1 to 6% stearic acid as described above; 7 to 85% oleic acid; 0.5 to 8% of vaccenic acid, 0.1 to 1% of arachidic acid, 7 to 25% of saturated fatty acids, 8 to 85% of monounsaturated fatty acids and 60 to 85% of polyunsaturated fatty acids, based in each case on 100% and on the total fat acid content of the organism. As an advantageous polyunsaturated fatty acid are in the fatty acid esters or fatty acid mixtures such as phosphatidyl fatty acid esters or triacylglyceride esters preferably at least 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 or 20 wt .-% based on the total fatty acid content of arachidonic acid and / or at least 20, 22, 24 or 25, advantageously at least 26, 28 or 30, more preferably at least 32, 34, 36, 38 or 40, most preferably at least 42, 44, 45 wt .-% or more based on the total fatty acid content of eicosapentaenoic acid.

Weiterhin enthalten die Fettsäureester bzw. Fettsäuregemische, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, vorteilhaft Fettsäuren ausgewählt aus der Gruppe der Fettsäuren Erucasäure (13-Docosaensäure), Sterculinsäure (9,10-Methylene octadec-9-enonsäure), Malvalinsäure (8,9-Methylen Heptadec-8-enonsäure), Chaulmoogrinsäure (Cyclopenten- dodecansäure), Furan-Fettsäure (9,12-Epoxy-octadeca-9,l 1-dienonsäure), Vernonsäure (9,10- Epoxyoctadec-12-enonsäure), Tarinsäure (6-Octadecynonsäure),6-Nonadecynonsäure, Santalbinsäure (tl l-Octadecen-9-ynoic acid), 6,9- Octadecenynonsäure, Pyrulinsäure (tlO- Heptadecen-8-ynonsäure), Crepenyninsäure (9-Octadecen-12-ynonsäure), 13,14-Dihydro- oropheinsäure, Octadecen-13-ene-9,l l-diynonsäure, Petroselensäure (cis-6-Octadecenonsäure), 9c,12t-Octadecadiensäure, Calendulasäure (8tl0tl2c-Octadecatriensäure), Catalpinsäure (9tl Itl3c-Octadecatriensäure), Eleosterinsäure (9cl Itl3t-Octadecatriensäure), Jacarinsäure (8cl0tl2c-Octadecatriensäure), Punicinsäure (9cl Itl3c-Octadecatriensäure), Parinarinsäure (9cl Itl3tl5c-Octadecatetraensäure), Pinolensäure (all-cis-5,9,12-Octadecatriensäure),Furthermore, the fatty acid esters or fatty acid mixtures prepared by the process according to the invention advantageously contain fatty acids selected from the group of the fatty acids erucic acid (13-docosaic acid), sterculic acid (9,10-methylene octadec-9-enoic acid), malvalic acid (8,9 -Methylene heptadec-8-enoic acid), chaulmoogric acid (cyclopentenodecanoic acid), furan fatty acid (9,12-epoxy-octadeca-9,1-l-dienoic acid), vernonic acid (9,10-epoxyoctadec-12-enoic acid), tartric acid (6-octadecynoic acid), 6-nonadecynoic acid, santalbic acid (tl 1-octadecen-9-ynoic acid), 6,9-octadecenynoic acid, pyrulic acid (tlO-heptadecen-8-ynonic acid), crepenyninic acid (9-octadecen-12-ynonic acid) , 13,14-dihydro-oropheic acid, octadecene-13-ene-9,1-l-diynoic acid, petroselenoic acid (cis-6-octadecenoic acid), 9c, 12t-octadecadienoic acid, calendulic acid (8-octylcadecatrienoic acid), catalpinic acid (9 ml of octadecatrienoic acid ), Eleosteric acid (9cl Itl3t octadecatrienoic acid), Yes carcinic acid (8C1 oct2c octadecatrienoic acid), punicic acid (9cl Itl3c octadecatrienoic acid), parinaric acid (9cl Itl3tl5c octadecatetraenoic acid), pinolenic acid (all-cis-5,9,12-octadecatrienoic acid),

Labaliensäure (5,6-Octadecadienallensäure), Ricinolsäure (12-Hydroxyölsäure) und/oder Coriolinsäure (13-Hydroxy-9c,l ltOctadecadienonsäure). Die vorgenannten Fettsäuren kommen in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fettsäureester bzw. Fettsäuregemischen in der Regel vorteilhaft nur in Spuren vor, das heißt sie kommen bezogen auf die Gesamtfettsäuren zu weniger als 30 %, bevorzugt zu weniger als 25 %, 24 %, 23 %, 22 % oder 21 %, besonders bevorzugt zu weniger als 20 %, 15 %, 10 %, 9 %, 8 %, 7%, 6 % oder 5%, ganz besonders bevorzugt zu weniger als 4 %, 3 %, 2 % oder 1 % vor. In einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung kommen diese vorgenannten Fettsäuren bezogen auf die Gesamtfettsäuren zu weniger als 0,9%, 0,8%, 0,7%, 0,6% oder 0,5%, besonders bevorzugt zu weniger als 0,4%, 0,3%, 0,2%, 0,1% vor. Vorteilhaft enthalten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fettsäureester bzw. Fettsäuregemische weniger als 0,1 % bezogen auf die Gesamtfettsäuren und/oder keine Butterbuttersäure, kein Cholesterin, keine Clupanodonsäure (= Docosa- pentaensäure, C22:5Δ4,8,12,15,21) sowie keine Nisinsäure (Tetracosahexaensäure, C23:6Δ3,8,12,15,18,21).Labaliensäure (5,6-Octadecadienallensäure), Ricinolsäure (12-Hydroxyölsäure) and / or Coriolinsäure (13-Hydroxy-9c, l ltOctadecadienonsäure). The abovementioned fatty acids are generally advantageously present only in traces in the fatty acid esters or fatty acid mixtures prepared by the process according to the invention, that is to say they are less than 30%, preferably less than 25%, 24%, 23%, based on the total fatty acids. , 22% or 21%, more preferably less than 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6% or 5%, most preferably less than 4%, 3%, 2% or 1% , In a further preferred form of the invention, these abovementioned fatty acids come to less than 0.9%, 0.8%, 0.7%, 0.6% or 0.5%, more preferably less than 0, relative to the total fatty acids, 4%, 0.3%, 0.2%, 0.1% ago. Advantageously, the fatty acid esters or mixtures of fatty acids prepared by the process according to the invention contain less than 0.1% based on the total fatty acids and / or no butter butyric acid, no cholesterol, no clupanodonic acid (= docosapentaenoic acid, C22: 5Δ4, 8, 12, 15, 21) ) and no nisic acid (tetracosahexaenoic acid, C23: 6Δ3,8,12,15,18,21).

Vorteilhaft enthalten die erfindungsgemäßen Öle, Lipide oder Fettsäuren mindestens 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4% oder 5%, vorteilhaft mindestens 6%, 7%, 8%, 9% oder 10%, besonders vorteilhaft mindestens 11%, 12%, 13%, 14% oder 15% ARA oder mindestens 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4% oder 5%, vorteilhaft mindestens 6%, oder 7%, besonders vorteilhaft mindestens 8%, 9% oder 10% EPA und/oder DHA bezogen auf den Gesamtfettsäuregehalt des Produktionsorganismus vorteilhaft einer Pflanze, besonders vorteilhaft einer Ölfruchtpflanze wie Soja, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersafflor, Flachs, Hanf, Rizinus, Calendula, Erdnuss, Kakaobohne, Sonnenblume oder den oben genannten weiteren einoder zweikeimblättrigen Ölfruchtpflanzen.The oils, lipids or fatty acids according to the invention advantageously contain at least 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% or 5%, advantageously at least 6%, 7%, 8%, 9% or 10%, particularly advantageously at least 11%, 12%, 13%, 14% or 15% ARA or at least 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% or 5%, advantageously at least 6%, or 7%, more preferably at least 8 %, 9% or 10% EPA and / or DHA based on the total fatty acid content of the production organism advantageously a plant, particularly advantageous an oil crop such as soybean oilseed rape, coconut, oil palm, Färbersafflor, flax, hemp, castor, calendula, peanut, cocoa bean, sunflower or the above other monocotyledonous or dicotyledonous oil crops.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist die Verwendung der Öle, Lipide, derAnother embodiment of the invention is the use of the oils, lipids, the

Fettsäuren und/oder der Fettsäurezusammensetzung hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Futtermitteln, Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika. Die im erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Öle, Lipide, Fettsäuren oder Fettsäuregemische können in der dem Fachmann bekannten Weise zur Abmischung mit anderen Ölen, Lipiden, Fettsäuren oder Fettsäuregemischen tierischen Ursprungs wie z.B. Fischölen verwendet werden. Auch diese so hergestellten Öle, Lipide, Fettsäuren oder Fettsäuregemische, die aus pflanzlichen und tierischen Bestandteilen bestehen, können zur Herstellung von Futtermitteln, Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika verwendet werden.Fatty acids and / or the fatty acid composition prepared by the process according to the invention in feed, food, cosmetics or pharmaceuticals. The oils, lipids, fatty acids or fatty acid mixtures obtained in the process according to the invention can be used in the manner known to those skilled in the art for blending with other oils, lipids, fatty acids or fatty acid mixtures of animal origin, such as fish oils. These too produced oils, lipids, fatty acids or fatty acid mixtures, which consist of vegetable and animal components, can be used for the production of feed, food, cosmetics or pharmaceuticals.

Unter dem Begriff "Öl", "Lipid" oder "Fett" wird ein Fettsäuregemisch verstanden, das ungesättigte, gesättigte, vorzugsweise veresterte Fettsäure(n) enthält. Bevorzugt ist, dass das Öl, Lipid oder Fett einen hohen Anteil an mehrfach ungesättigten freien oder vorteilhaft veresterten Fettsäure(n), insbesondere Linolsäure, γ-Linolensäure, Dihomo-γ-linolensäure, Arachidonsäure, α-Linolensäure, Stearidonsäure, Eicosatetraensäure, Eicosapentaensäure, Docosapentaensäure oder Docosahexaensäure hat. Vorzugsweise ist der Anteil an ungesättigten veresterten Fettsäuren ungefähr 30 %, mehr bevorzugt ist ein Anteil von 50 %, noch mehr bevorzugt ist ein Anteil von 60 %, 70 %, 80 % oder mehr. Zur Bestimmung kann z.B. der Anteil an Fettsäure nach Überführung der Fettsäuren in die Methylester durch Umesterung gaschromatographisch bestimmt werden. Das Öl, Lipid oder Fett kann verschiedene andere gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren, z.B. Calendulasäure, Palmitin-, Palmitolein-, Stearin-, Ölsäure, etc. enthalten. Insbesondere kann je nach Ausgangsorganismus der Anteil der verschiedenen Fettsäuren in dem Öl oder Fett schwanken.The term "oil", "lipid" or "fat" is understood as meaning a fatty acid mixture which contains unsaturated, saturated, preferably esterified fatty acid (s). It is preferred that the oil, lipid or fat contains a high proportion of polyunsaturated free or advantageously esterified fatty acid (s), in particular linoleic acid, γ-linolenic acid, dihomo-γ-linolenic acid, arachidonic acid, α-linolenic acid, stearidonic acid, eicosatetraenoic acid, eicosapentaenoic acid, Docosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid has. Preferably, the proportion of unsaturated esterified fatty acids is about 30%, more preferred is a proportion of 50%, even more preferred is a proportion of 60%, 70%, 80% or more. For determination, e.g. the proportion of fatty acid after conversion of the fatty acids into the methyl esters can be determined by gas chromatography by transesterification. The oil, lipid or fat may contain various other saturated or unsaturated fatty acids, e.g. Calendulic acid, palmitic, palmitoleic, stearic, oleic acid, etc. included. In particular, depending on the starting organism, the proportion of the various fatty acids in the oil or fat may vary.

Bei den im Verfahren hergestellten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit vorteilhaft mindestens zwei, drei, vier oder fünf, besonders vorteilhaft mit vier oder fünf Doppelbindungen handelt es sich wie oben beschrieben vorteilhaft um Fettsäureester beispielsweise um Sphingolipidester, Phosphoglyceridester, Lipidester, Glycolipidester, Phospholipidester, Monoacylglycerinester, Diacylglycerinester, Triacylglycerinester oder sonstige Fettsäureester, bevorzugt handelt es sich um Phospholipidester und/oder Triacylglycerinester. Aus den so im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fettsäureestern lassen sich die enthaltenen mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit vorteilhaft mindestens fünf oder sechs Doppelbindungen beispielsweise über eine Alkalibehandlung beispielsweise wässrige KOH oder NaOH oder saure Hydrolyse vorteilhaft in Gegenwart eines Alkohols wie Methanol oder Ethanol oder über eine enzymatische Abspaltung freisetzen und isolieren über beispielsweise Phasentrennung und anschließender Ansäuerung über z.B. H2SO4. Die Freisetzung der Fettsäuren kann auch direkt ohne die vorhergehend beschriebene Aufarbeitung erfolgen.The polyunsaturated fatty acids prepared in the process and advantageously having at least two, three, four or five, particularly preferably four or five double bonds are, as described above, advantageously fatty acid esters, for example sphingolipid esters, phosphoglyceride esters, lipid esters, glycolipid esters, phospholipid esters, monoacylglycerol esters, diacylglycerol esters , Triacylglycerinester or other fatty acid esters, it is preferably phospholipid esters and / or Triacylglycerinester. From the fatty acid esters thus prepared in the process according to the invention, the polyunsaturated fatty acids present can be advantageously with at least five or six double bonds, for example via an alkali treatment, for example, aqueous KOH or NaOH or acid hydrolysis in the presence of an alcohol such as methanol or ethanol or release via an enzymatic cleavage and isolate via, for example, phase separation and subsequent acidification over, for example, H 2 SO 4 . The release of the fatty acids can also be carried out directly without the workup described above.

Die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren können nach Einbringung in einen Organismus, vorteilhaft eine Pflanzenzelle bzw. Pflanze entweder auf einem separaten Plasmid liegen oder vorteilhaft in das Genom der Wirtszelle integriert sein. Bei Integration in das Genom kann die Integration zufallsgemäß sein oder durch derartige Rekombination erfolgen, dass das native Gen durch die eingebrachte Kopie ersetzt wird, wodurch die Produktion der gewünschten Verbindung durch die Zelle moduliert wird, oder durch Verwendung eines Gens in trans, so dass das Gen mit einer funktionellen Expressionseinheit, welche mindestens eine die Expression eines Gens gewährleistende Sequenz und mindestens eine die Polyadenylierung eines funktionell transkribierten Gens gewährleistende Sequenz enthält, funktionell verbunden ist. Vorteilhaft werden die Nukleinsäuren über Multiexpressionskassetten oder Konstrukte zur multiparallelen Expression in die Organismen vorteilhaft zur multiparallelen samenspezifischen Expression von Genen in die Pflanzen gebracht.After incorporation into an organism, advantageously a plant cell or plant, the nucleic acids used in the method can either lie on a separate plasmid or can advantageously be integrated into the genome of the host cell. When integrated into the genome, integration may be at random or by such recombination as to replace the native gene with the incorporated copy, thereby modulating the production of the desired compound by the cell, or by using a gene in trans such that Gene having a functional expression unit, which contains at least one expression of a gene ensuring sequence and at least one polyadenylation of a functionally transcribed gene ensuring sequence is operably linked. Advantageously, the nucleic acids are brought into the plants via multi-expression cassettes or constructs for multiparallel expression in the organisms, advantageously for multiparallel seed-specific expression of genes.

Moose und Algen sind die einzigen bekannten Pfianzensysteme, die erhebliche Mengen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, wie Arachidonsäure (ARA) und/oder Eicosapentaensäure (EPA) und/oder Docosahexaensäure (DHA) herstellen. Moose enthalten PUFAs in Membran- lipiden, während Algen, algenverwandte Organismen und einige Pilze auch nennenswerte Mengen an PUFAs in der Triacylglycerolfraktion akkumulieren. Daher eignen sich Nukleinsäure - moleküle, die aus solchen Stämmen isoliert werden, die PUFAs auch in der Triacylglycerolfraktion akkumulieren, besonders vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren und damit zur Modifikation des Lipid- und PUFA-Produktionssystems in einem Wirt, insbesondere Pflanzen, wie Ölfruchtpflanzen, beispielsweise Raps, Canola, Lein, Hanf, Soja, Sonnenblumen, Borretsch. Sie sind deshalb vorteilhaft im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar.Moose and algae are the only known pesticide systems that produce significant amounts of polyunsaturated fatty acids, such as arachidonic acid (ARA) and / or eicosapentaenoic acid (EPA) and / or docosahexaenoic acid (DHA). Moose contain PUFAs in membrane lipids, while algae, algae-related organisms and some fungi also contain significant amounts Accumulate levels of PUFAs in the triacylglycerol fraction. Therefore, nucleic acid molecules isolated from strains that also accumulate PUFAs in the triacylglycerol fraction are particularly advantageous for the method of the invention and thus for modification of the lipid and PUFA production system in a host, especially plants such as oil crop plants, for example Rapeseed, canola, flax, hemp, soy, sunflower, borage. They are therefore advantageous for use in the process according to the invention.

Als Substrate der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, die für Polypeptide mit Δ-6-Desaturase-, Δ-5-Desaturase-, Δ-6-Elongase- und/oder ω-3-Desaturase- Aktivität kodieren, und/oder den weiteren verwendeten Nukleinsäuren wie den Nukleinsäuren, die für Polypeptide des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels ausgewählt aus der Gruppe Acyl- CoADehydrogenase(n), Acyl-ACP[= acyl carrier protein]-Desaturase(n), Acyl-ACP- Thioesterase(n), Fettsäure -Acyl-Transferase(n), Acyl-CoA:Lysophospho lipid- Acyltransferase(n), Fettsäure-Synthase(n), Fettsäure -Hydroxylase(n), Acetyl-Coenzym A-Carboxylase(n), Acyl- Coenzym A-Oxidase(n), Fettsäure -Desaturase(n), Fettsäure -Acetylenase(n), Lipoxygenase(n), Triacylglycerol-Lipase(n), Allenoxid-Synthase(n), Hydroperoxid-Lyase(n) oder Fettsäure- Elongase(n) kodieren, eignen sich vorteilhaft C 16-, C 18- oder C20-Fettsäuren. Bevorzugt werden die im Verfahren als Substrate umgesetzten Fettsäuren in Form ihrer Acyl-CoA-Ester und/oder ihrer Phospholipid-Ester umgesetzt.As substrates of the nucleic acids used in the method according to the invention which code for polypeptides with Δ-6-desaturase, Δ-5-desaturase, Δ-6-elongase and / or ω-3-desaturase activity, and / or the other used nucleic acids such as the nucleic acids selected for polypeptides of fatty acid or lipid metabolism from the group acyl CoADehydrogenase (s), acyl-ACP acyl carrier protein desaturase (s), acyl-ACP thioesterase (s), fatty acid Acyl-transferase (s), acyl-CoA: lysophospho lipid acyltransferase (s), fatty acid synthase (s), fatty acid hydroxylase (s), acetyl coenzyme A carboxylase (s), acyl coenzyme A oxidase (n), fatty acid desaturase (s), fatty acid acetylenase (s), lipoxygenase (s), triacylglycerol lipase (s), allene oxide synthase (s), hydroperoxide lyase (s) or fatty acid elongase (s) C 16, C 18 or C 20 fatty acids are advantageously suitable. The fatty acids reacted as substrates in the process are preferably reacted in the form of their acyl-CoA esters and / or their phospholipid esters.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen langkettigen PUFAs müssen die gesättigten, einfach ungesättigten C16-Fettsäuren und/oder mehrfach ungesättigten C18-Fettsäuren zunächst je nach Substrat durch die enzymatische Aktivität einer Desaturase und/oder Elongase zunächst desaturiert und/oder elongiert oder nur desaturiert und anschließend über eine Elongase um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängert werden. Nach einer Elongationsrunde führt diese Enzymaktivität entweder ausgehend von C16-Fettsäuren zu C18-Fettsäuren oder ausgehend von C18-Fettsäuren zu C20-Fettsäuren, und nach zwei Elongationsrunden ausgehend von C 16- Fettsäuren zu C20-Fettsäuren. Die Aktivität der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Desaturasen und Elongasen fuhrt vorzugsweise zu C 18- und/oder C20-Fettsäuren vorteilhaft mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül, vorzugsweise mit drei, vier oder fünf Doppelbindungen, besonders bevorzugt zu C20-Fettsäuren mit mindestens vier Doppelbindungen im Fettsäuremolekül. Besonders bevorzugt als Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Dihomo-γ-linolensäure, Arachidonsäure und/oder Eicosapentaensäure. Die C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure können durch die erfindungs gemäße enzymatische Aktivität in Form der freien Fettsäure oder in Form der Ester, wie Phospholipide, Glycolipide, Sphingolipide, Phosphoglyceride, Monoacylglycerin, Diacylglycerin oder Triacylglycerin, verlängert werden.For the preparation of the long-chain PUFAs according to the invention, the saturated, monounsaturated C 16 -fatty acids and / or polyunsaturated C 18 -fatty acids must first be desaturated and / or elongated or only desaturated, depending on the substrate, by the enzymatic activity of a desaturase and / or elongase, and then be further desaturated Elongase be extended by at least two carbon atoms. After a round of elongation this leads Enzyme activity either from C16 fatty acids to C18 fatty acids or from C18 fatty acids to C20 fatty acids, and after two elongation cycles from C16 fatty acids to C20 fatty acids. The activity of the desaturases and elongases used in the process according to the invention preferably leads to C 18- and / or C 20 -fatty acids advantageously having at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably having three, four or five double bonds, more preferably C 20 -fatty acids having at least four double bonds in the fatty acid molecule. Particularly preferred as products of the method according to the invention are dihomo-γ-linolenic acid, arachidonic acid and / or eicosapentaenoic acid. The C18 fatty acids having at least two double bonds in the fatty acid can be extended by the enzymatic activity according to the invention in the form of the free fatty acid or in the form of the esters, such as phospholipids, glycolipids, sphingolipids, phosphoglycerides, monoacylglycerol, diacylglycerol or triacylglycerol.

Der bevorzugte Biosyntheseort von Fettsäuren, Ölen, Lipiden oder Fette in den vorteilhaft verwendeten Pflanzen ist beispielsweise im allgemeinen der Samen oder Zellschichten desThe preferred biosynthesis site of fatty acids, oils, lipids or fats in the advantageously used plants is, for example, generally the seed or cell layers of the

Samens, so dass eine samenspezifische Expression der im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren sinnvoll ist. Es ist jedoch naheliegend, dass die Biosynthese von Fettsäuren, Ölen oder Lipiden nicht auf das Samengewebe beschränkt sein muss, sondern auch in allen übrigen Teilen der Pflanze - beispielsweise in Epidermiszellen oder in den Knollen - gewebespezifisch erfolgen kann. Vorteilhaft findet die Synthese gemäß des erfinderischen Verfahrens im vegetativen (somatischen) Gewebe statt.Samens, so that a seed-specific expression of the nucleic acids used in the method makes sense. However, it is obvious that the biosynthesis of fatty acids, oils or lipids need not be limited to the seed tissue, but may also be tissue-specific in all other parts of the plant - for example in epidermal cells or in the tubers. Advantageously, the synthesis according to the inventive method in the vegetative (somatic) tissue instead.

Werden im erfindungsgemäßen Verfahren als Organismen Mikroorganismus wie Hefen wie Saccharomyces oder Schizosaccharomyces, Pilze wie Mortierella, Aspergillus, Phytophtora, Entomophthora, Mucor oder Thraustochytrium oder Algen wie Isochrysis, Mantonielia, Ostreococcus, Phaeodactylum oder Crypthecodinium verwendet, so werden diese Organismen vorteilhaft fermentativ angezogen.In the method according to the invention as organisms microorganism such as yeasts such as Saccharomyces or Schizosaccharomyces, fungi such as Mortierella, Aspergillus, Phytophtora, Entomophthora, Mucor or Thraustochytrium or algae such as Isochrysis, Mantonielia, Ostreococcus, Phaeodactylum or Crypthecodinium used, these organisms are advantageously attracted to fermentation.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren, die für eine Δ-5-Desaturase bzw. eine Δ-6-Desaturase kodieren, können im Verfahren die hergestellten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mindestens um 5 %, bevorzugt mindestens um 10 %, besonders bevorzugt mindestens um 20 %, ganz besonders bevorzugt um mindestens 50 % gegenüber dem Wildtyp der Organismen, die die Nukleinsäuren nicht rekombinant enthalten, erhöht werden.By using the nucleic acids according to the invention which code for a Δ5-desaturase or a Δ6-desaturase, the polyunsaturated fatty acids produced in the process can be at least 5%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 20%. , most preferably by at least 50% over the wild-type of organisms which do not recombinantly contain the nucleic acids.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die hergestellten mehrfach ungesättigten Fettsäuren in den im Verfahren verwendeten Organismen prinzipiell auf zwei Arten erhöht werden. Es kann vorteilhaft der Pool an freien mehrfach ungesättigten Fettsäuren und/oder der Anteil der über das Verfahren hergestellten veresterten mehrfach ungesättigten Fettsäuren erhöht werden. Vorteilhaft wird durch das erfϊndungsgemäße Verfahren der Pool an veresterten mehr- fach ungesättigten Fettsäuren in den transgenen Organismen erhöht, vorteilhaft in Form der Phosphatidylester und/oder Triacylester.By the method according to the invention, the polyunsaturated fatty acids produced in the organisms used in the process can in principle be increased in two ways. Advantageously, the pool of free polyunsaturated fatty acids and / or the proportion of esterified polyunsaturated fatty acids produced by the process can be increased. Advantageously, the inventive method increases the pool of esterified polyunsaturated fatty acids in the transgenic organisms, advantageously in the form of the phosphatidyl esters and / or triacyl esters.

Werden im erfindungsgemäßen Verfahren als Organismen Mikroorganismen verwendet, so werden sie je nach Wirtsorganismus in dem Fachmann bekannter Weise angezogen bzw. gezüchtet. Mikroorganismen werden in der Regel in einem flüssigen Medium, das eine Kohlenstoffquelle meist in Form von Zuckern, eine Stickstoffquelle meist in Form von organischen Stickstoffquellen wie Hefeextrakt oder Salzen wie Ammoniumsulfat, Spurenelemente wie Eisen-, Mangan-, Magnesiumsalze und gegebenenfalls Vitamine enthält, bei Temperaturen zwischen 00C und 1000C, bevorzugt zwischen 100C und 600C unter Sauerstoff- begasung angezogen. Dabei kann der pH der Nährflüssigkeit auf einem festen Wert gehalten werden, das heißt während der Anzucht reguliert werden oder nicht. Die Anzucht kann batch weise, semi batch weise oder kontinuierlich erfolgen. Nährstoffe können zu Beginn der Fermentation vorgelegt oder semikontinuierlich oder kontinuierlich nachgefüttert werden. Die hergestellten mehrfach ungesättigten Fettsäuren können nach dem Fachmann bekannten Verfahren wie oben beschrieben aus den Organismen isoliert werden. Beispielsweise über Extraktion, Destillation, Kristallisation, ggf. Salzfällung und/oder Chromatographie. Die Organismen können dazu vorher noch vorteilhaft aufgeschlossen werden.If microorganisms are used as organisms in the process according to the invention, they are grown or grown, depending on the host organism, in a manner known to the person skilled in the art. Microorganisms are usually in a liquid medium containing a carbon source usually in the form of sugars, a nitrogen source usually in the form of organic nitrogen sources such as yeast extract or salts such as ammonium sulfate, trace elements such as iron, manganese, magnesium salts and optionally vitamins, at temperatures between 0 0 C and 100 0 C, preferably between 10 0 C and 60 0 C attracted under oxygen fumigation. The pH of the nutrient fluid can be kept at a fixed value be regulated during breeding or not. The cultivation can be batchwise, semi-batch wise or continuous. Nutrients can be presented at the beginning of the fermentation or fed in semi-continuously or continuously. The polyunsaturated fatty acids prepared can be isolated from the organisms by methods known to those skilled in the art as described above. For example, extraction, distillation, crystallization, optionally salt precipitation and / or chromatography. The organisms can be opened up for this purpose yet advantageous.

Das erfmdungs gemäße Verfahren wird, wenn es sich bei den Wirtsorganismen um Mikroorganis- men handelt, vorteilhaft bei einer Temperatur zwischen 00C und 95°C, bevorzugt zwischen 100C und 85°C, besonders bevorzugt zwischen 15°C und 75°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 15°C und 45°C durchgeführt.The erfmdungs proper method, when it is in the host organisms are microorganisms, advantageously carried out at a temperature between 0 0 C and 95 ° C, preferably between 10 0 C and 85 ° C, more preferably between 15 ° C and 75 ° C, most preferably carried out between 15 ° C and 45 ° C.

Der pH- Wert wird dabei vorteilhaft zwischen pH 4 und 12, bevorzugt zwischen pH 6 und 9, besonders bevorzugt zwischen pH 7 und 8 gehalten.The pH is advantageously maintained between pH 4 and 12, preferably between pH 6 and 9, more preferably between pH 7 and 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann batchweise, semi-batchweise oder kontinuierlich betrieben werden. Eine Zusammenfassung über bekannte Kultivierungsmethoden ist im Lehrbuch von Chmiel (Bioprozesstechnik 1. Einführung in die Bioverfahrens-technik (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) oder im Lehrbuch von Storhas (Bioreaktoren und periphere Einrichtungen (Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 1994)) zu finden.The process according to the invention can be operated batchwise, semi-batchwise or continuously. A summary of known cultivation methods is in the textbook by Chmiel (bioprocess 1. Introduction to bioprocess engineering (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) or in the textbook of Storhas (bioreactors and peripheral facilities (Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden, 1994) ) to find.

Das zu verwendende Kulturmedium hat in geeigneter Weise den Ansprüchen der jeweiligen Stämme zu genügen. Beschreibungen von Kulturmedien verschiedener Mikroorganismen sind im Handbuch "Manual of Methods für General Bacteriology" der merican Society für Bacteriology (Washington D. C, USA, 1981) enthalten.The culture medium to be used must suitably satisfy the requirements of the respective strains. Descriptions of culture media of various microorganisms are given in the Manual of Methods for General Bacteriology of the Merican Society for Bacteriology (Washington D.C, USA, 1981).

Diese erfindungsgemäß einsetzbaren Medien umfassen wie oben beschrieben gewöhnlich eine oder mehrere Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen, anorganische Salze, Vitamine und/oder Spurenelemente.As described above, these media which can be used according to the invention usually comprise one or more carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, vitamins and / or trace elements.

Bevorzugte Kohlenstoffquellen sind Zucker, wie Mono-, Di- oder Polysaccharide. Sehr gute Kohlenstoffquellen sind beispielsweise Glucose, Fructose, Mannose, Galactose, Ribose, Sorbose, Ribulose, Lactose, Maltose, Saccharose, Raffinose, Stärke oder Cellulose. Man kann Zucker auch über komplexe Verbindungen, wie Melassen, oder andere Nebenprodukte der Zucker-Raffinierung zu den Medien geben. Es kann auch vorteilhaft sein, Gemische verschiedener Kohlenstoffquellen zuzugeben. Andere mögliche Kohlenstoffquellen sind Öle und Fette wie z.B. Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnussöl und/oder Kokosfett, Fettsäuren wie z.B. Palmitinsäure, Stearinsäure und/oder Linolsäure, Alkohole und/oder Polyalkohole wie z. B. Glycerin, Methanol und/oder Ethanol und/oder organische Säuren wie z.B. Essigsäure und/oder Milchsäure.Preferred carbon sources are sugars, such as mono-, di- or polysaccharides. Examples of very good carbon sources are glucose, fructose, mannose, galactose, ribose, sorbose, ribulose, lactose, maltose, sucrose, raffinose, starch or cellulose. Sugar can also be added to the media via complex compounds, such as molasses, or other by-products of sugar refining. It may also be advantageous to add mixtures of different carbon sources. Other possible sources of carbon are oils and fats, e.g. Soybean oil, sunflower oil, peanut oil and / or coconut fat, fatty acids such as e.g. Palmitic acid, stearic acid and / or linoleic acid, alcohols and / or polyhydric alcohols such. Glycerol, methanol and / or ethanol and / or organic acids such as e.g. Acetic acid and / or lactic acid.

Stickstoffquellen sind gewöhnlich organische oder anorganische Stickstoffverbindungen oder Materialien, die diese Verbindungen enthalten. Beispielhafte Stickstoffquellen umfassen Ammoniak in flüssiger Form oder Gasform oder Ammoniumsalze, wie Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Arnmoniumcarbonat oder Ammoniumnitrat, Nitrate, Harnstoff, Aminosäuren oder komplexe Stickstoffquellen, wie Maisquellwasser, Sojamehl, Sojaprotein, Hefeextrakt, Fleischextrakt und andere. Die Stickstoffquellen können einzeln oder als Mischung verwendet werden.Nitrogen sources are usually organic or inorganic nitrogen compounds or materials containing these compounds. Exemplary nitrogen sources include ammonia in liquid or gaseous form or ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate or ammonium nitrate, nitrates, urea, amino acids or complex nitrogen sources such as corn steep liquor, soybean meal, soy protein, yeast extract, meat extract and others. The nitrogen sources can be used singly or as a mixture.

Anorganische Salzverbindungen, die in den Medien enthalten sein können, umfassen die Chlorid-, Phosphor- oder Sulfatsalze von Calcium, Magnesium, Natrium, Kobalt, Molybdän, Kalium, Mangan, Zink, Kupfer und Eisen.Inorganic salt compounds that may be included in the media include the Chloride, phosphorus or sulfate salts of calcium, magnesium, sodium, cobalt, molybdenum, potassium, manganese, zinc, copper and iron.

Als Schwefelquelle für die Herstellung von schwefelhaltigen Feinchemikalien, insbesondere von Methionin, können anorganische schwefelhaltige Verbindungen wie beispielsweise Sulfate, Sulfite, Dithionite, Tetrathionate, Thiosulfate, Sulfide, aber auch organische Schwefelverbindungen, wie Mercaptane und Thiole, verwendet werden.As a sulfur source for the production of sulfur-containing fine chemicals, in particular methionine, inorganic sulfur-containing compounds such as sulfates, sulfites, dithionites, tetrathionates, thiosulfates, sulfides, but also organic sulfur compounds, such as mercaptans and thiols can be used.

Als Phosphorquelle können Phosphorsäure, Kaliumdihydrogenphosphat oder Dikaliumhydrogen- phosphat oder die entsprechenden Natrium-haltigen Salze verwendet werden. Chelatbildner können zum Medium gegeben werden, um die Metallionen in Lösung zu halten. Besonders geeignete Chelatbildner umfassen Dihydroxyphenole, wie Catechol oder Protocatechuat, oder organische Säuren, wie Citronensäure.Phosphoric acid, potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts can be used as the phosphorus source. Chelating agents can be added to the medium to keep the metal ions in solution. Particularly suitable chelating agents include dihydroxyphenols, such as catechol or protocatechuate, or organic acids, such as citric acid.

Die erfindungsgemäß zur Kultivierung von Mikroorganismen eingesetzten Fermentationsmedien enthalten üblicherweise auch andere Wachstumsfaktoren, wie Vitamine oder Wachstumsfόrderer, zu denen beispielsweise Biotin, Riboflavin, Thiamin, Folsäure, Nikotinsäure, Panthotenat und Pyridoxin gehören. Wachstumsfaktoren und Salze stammen häufig von komplexen Medienkomponenten, wie Hefeextrakt, Melassen, Maisquellwasser und dergleichen. Dem Kulturmedium können überdies geeignete Vorstufen zugesetzt werden. Die genaue Zusammensetzung derThe fermentation media used according to the invention for the cultivation of microorganisms usually also contain other growth factors, such as vitamins or growth promoters, which include, for example, biotin, riboflavin, thiamine, folic acid, nicotinic acid, panthotenate and pyridoxine. Growth factors and salts are often derived from complex media components, such as yeast extract, molasses, corn steep liquor, and the like. In addition, suitable precursors can be added to the culture medium. The exact composition of

Medienverbindungen hängt stark vom jeweiligen Experiment ab und wird für jeden spezifischen Fall individuell entschieden. Information über die Medienoptimierung ist erhältlich aus dem Lehrbuch "Applied Microbiol. Physiology, A Practical Approach" (Hrsg. P.M. Rhodes, P.F. Stanbury, IRL Press (1997) S. 53-73, ISBN 0 19 963577 3). Wachstumsmedien lassen sich auch von kommerziellen Anbietern beziehen, wie Standard 1 (Merck) oder BHI (Brain heart infusion, DIFCO) und dergleichen.Media connections strongly depend on the particular experiment and are decided individually for each specific case. Information about the media optimization is available from the textbook "Applied Microbiol Physiology, A Practical Approach" (Ed PM Rhodes, PF Stanbury, IRL Press (1997) pp. 53-73, ISBN 0 19 963577 3). Growth media can also be obtained from commercial suppliers, such as Standard 1 (Merck) or BHI (Brain heart infusion, DIFCO) and the like.

Sämtliche Medienkomponenten werden entweder durch Hitze (20 min bei 1,5 bar und 1210C) oder durch Sterilfiltration sterilisiert. Die Komponenten können entweder zusammen oder nötigenfalls getrennt sterilisiert werden. Sämtliche Medienkomponenten können zu Beginn der Anzucht zugegen sein oder wahlfrei kontinuierlich oder chargenweise hinzugegeben werden.All media components are sterilized either by heat (20 min at 1.5 bar and 121 0 C) or by sterile filtration. The components can either be sterilized together or, if necessary, sterilized separately. All media components may be present at the beginning of the culture or added randomly or batchwise, as desired.

Die Temperatur der Kultur liegt normalerweise zwischen 15°C und 45°C, vorzugsweise bei 25°C bis 400C und kann während des Experimentes konstant gehalten oder verändert werden. Der pH- Wert des Mediums sollte im Bereich von 5 bis 8,5, vorzugsweise um 7,0 liegen. Der pH- Wert für die Anzucht lässt sich während der Anzucht durch Zugabe von basischen Verbindungen wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak bzw. Ammoniakwasser oder sauren Verbindungen wie Phosphorsäure oder Schwefelsäure kontrollieren. Zur Kontrolle der Schaumentwicklung können Antischaummittel wie z. B. Fettsäurepolyglykolester eingesetzt werden. Zur Aufrechterhaltung der Stabilität von Plasmiden können dem Medium geeignete selektiv wirkende Stoffe, wie z. B. Antibiotika, hinzugefügt werden. Um aerobe Bedingungen aufrechtzuerhalten, werden Sauerstoff oder Sauerstoff-haltige Gasmischungen, wie z.B. Umgebungsluft, in die Kultur eingetragen. Die Temperatur der Kultur liegt normalerweise bei 200C bis 45°C und vorzugsweise bei 25°C bis 400C. Die Kultur wird solange fortgesetzt, bis sich ein Maximum des gewünschten Produktes gebildet hat. Dieses Ziel wird normalerweise innerhalb von 10 Stunden bis 160 Stunden erreicht.The temperature of the culture is usually between 15 ° C and 45 ° C, preferably at 25 ° C to 40 0 C and can be kept constant or changed during the experiment. The pH of the medium should be in the range of 5 to 8.5, preferably 7.0. The pH for cultivation can be controlled during cultivation by addition of basic compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia or ammonia water or acidic compounds such as phosphoric acid or sulfuric acid. To control the foam development antifoams such. B. fatty acid polyglycol esters are used. To maintain the stability of plasmids, the medium can be selected selectively acting substances such. As antibiotics, are added. In order to maintain aerobic conditions, oxygen or oxygen-containing gas mixtures, such as ambient air, are introduced into the culture. The temperature of the culture is normally from 20 0 C to 45 ° C and preferably at 25 ° C to 40 0 C. The culture is continued until a maximum of the desired product has formed. This goal is usually reached within 10 hours to 160 hours.

Die so erhaltenen, insbesondere mehrfach ungesättigte Fettsäuren enthaltenden, Fermentationsbrühen haben üblicherweise eine Trockenmasse von 7,5 bis 25 Gew.-%. Die Fermentationsbrühe kann anschließend weiterverarbeitet werden. Je nach Anforderung kann die Biomasse ganz oder teilweise durch Separationsmethoden, wie z. B. Zentrifugation, Filtration, Dekantieren oder einer Kombination dieser Methoden aus der Fermentationsbrühe entfernt oder vollständig in ihr belassen werden. Vorteilhaft wird die Biomasse nach Abtrennung aufgearbeitet.The fermentation broths thus obtained, in particular containing polyunsaturated fatty acids, usually have a dry matter content of 7.5 to 25% by weight. The fermentation broth can then be further processed. Depending on the requirement, the biomass can be wholly or partly by separation methods, such. As centrifugation, filtration, decantation or a combination of these methods are removed from the fermentation broth or completely left in it. Advantageously, the biomass is worked up after separation.

Die Fermentationsbrühe kann aber auch ohne Zellabtrennung mit bekannten Methoden, wie z. B. mit Hilfe eines Rotationsverdampfers, Dünnschichtverdampfers, Fallfilmverdampfers, durch Umkehrosmose, oder durch Nanofiltration, eingedickt beziehungsweise aufkonzentriert werden. Diese aufkonzentrierte Fermentationsbrühe kann schließlich zur Gewinnung der darin enthaltenen Fettsäuren aufgearbeitet werden.The fermentation broth can also without cell separation with known methods such. B. with the aid of a rotary evaporator, thin film evaporator, falling film evaporator, by reverse osmosis, or by nanofiltration, thickened or concentrated. This concentrated fermentation broth may eventually be worked up to recover the fatty acids contained therein.

Die im Verfahren gewonnenen Fettsäuren eignen sich auch als Ausgangsmaterial für die chemische Synthese von weiteren Wertprodukten. Sie können beispielsweise in Kombination miteinander oder allein zur Herstellung von Pharmaka, Nahrungsmittel, Tierfutter oder Kosmetika verwendet werden.The fatty acids obtained in the process are also suitable as starting material for the chemical synthesis of further products of value. They may be used, for example, in combination with each other or solely for the manufacture of pharmaceuticals, foods, animal feed or cosmetics.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand sind isolierte Nukleinsäuremoleküle umfassend eine Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit Δ-6-Desaturaseaktivität kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: a) einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, b) Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO: 2 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und c) Derivaten der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit mindestens 68 % Identität auf Aminosäureebene mit SEQ ID NO: 2 kodieren und eine Δ-6- Desaturaseaktivität aufweisen.A further subject of the invention are isolated nucleic acid molecules comprising a nucleic acid sequence which codes for polypeptides having Δ-6-desaturase activity, selected from the group consisting of: a) a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, b) nucleic acid sequences which are known as Deriving the result of the degenerate genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and c) derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 which encode polypeptides having at least 68% identity at the amino acid level with SEQ ID NO: 2 and a Δ-6 Have desaturase activity.

Die im Rahmen dieser Erfindung aufgefundenen Nukleinsäuresequenzen, die für ein Polypeptid mit Δ-6-Desaturaseaktivität kodieren, kodieren für ein Polypeptid, das sich von bekannten Lipid- abhängigen Desaturasen durch einen sehr hohen Substratumsatz (35% Desaturierung) auszeichnet. Im Unterscheid zu beispielsweise der Δ-6-Desaturase aus Ostreococccus tauri zeigt die erfindungsgemäße Δ-6-Desaturase aus M. squamata eine deutlich höhere Substratspezifität. Die die erfindungsgemäße Δ-6-Desaturase setzt nur 18:3 ' ' zu 18:4 ' ' ' um, wohingegen die Δ6-Desaturase aus Ostreococccus tauri auch 18:2Δ9'12 als Substrat akzeptiert. Der Vorteil ist, dass man durch die erfindungsgemäße Δ-6-Desaturase aus M. squamata eine gezieltere Produktion von ω3 -Fettsäuren erreichen kann (siehe Figur 1).The nucleic acid sequences found in the context of this invention, which code for a polypeptide with Δ-6-desaturase activity, encode a polypeptide which is distinguished from known lipid-dependent desaturases by a very high substrate turnover (35% desaturation). In contrast to, for example, the Δ-6-desaturase from Ostreococccus tauri, the Δ-6-desaturase according to the invention from M. squamata shows a significantly higher substrate specificity. The Δ-6-desaturase according to the invention converts only 18: 3 '' to 18: 4 ''', whereas the Δ6-desaturase from Ostreococccus tauri also accepts 18: 2 Δ9 ' 12 as substrate. The advantage is that one can achieve a more targeted production of .omega.3-fatty acids by the Δ-6-desaturase according to the invention from M. squamata (see FIG. 1).

Hohe Substratspezifität der erfindungsgemäßen Δ-6-Desaturase bedeutet im Rahmen dieser Erfindung, dass das Substrat 18:3Δ9'12'15 deutlich stärker umgesetzt wird als 18:2Δ9'12. Bevorzugt wird 18:3Δ9'12'15 1 ,5-fach, 2-fach, 4-fach, 6-fach, 8-fach oder 10-fach, besonders bevorzugt 12- fach, 15-fach oder 20-fach stärker akzeptiert und umgesetzt als 18:2Δ9'12.High substrate specificity of the Δ 6-desaturase of the present invention means in this invention that the substrate 18: 3 Δ9 '12 '15 is reacted significantly more than 18: 2 Δ9' 12th Preference is given to 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 1, 5-fold, 2-fold, 4-fold, 6-fold, 8-fold or 10-fold, more preferably 12-fold, 15-fold or 20-fold stronger accepted and implemented as 18: 2 Δ9 '12 .

Ein weiterer Erfindungsgegenstand sind isolierte Nukleinsäuremoleküle umfassend eine Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit Δ-5-Desaturaseaktivität kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: a) einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Sequenz, b) Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO: 4 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und c) Derivaten der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit mindestens 67 % Identität auf Aminosäureebene mit SEQ ID NO: 4 kodieren und eine Δ-5- Desaturaseaktivität aufweisen.A further subject of the invention are isolated nucleic acid molecules comprising a nucleic acid sequence which codes for polypeptides with Δ-5-desaturase activity, selected from the group consisting of: a) a nucleic acid sequence with the sequence shown in SEQ ID NO: 3, b) nucleic acid sequences which are known as Derive the result of the degenerate genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and c) derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which code for polypeptides having at least 67% identity at the amino acid level with SEQ ID NO: 4 and have a Δ-5 desaturase activity.

Die im Rahmen dieser Erfindung aufgefundene Δ-5-Desaturase-Aktivität ist wie die erfindungsgemäße Δ-6-Desaturase Acyl-CoA-abhängig. Es ist die erste Δ-5-Desaturase-Aktivität, die in einer Mikroalge gefunden wurde.The Δ 5-desaturase activity found in the context of this invention, like the Δ 6-desaturase according to the invention, is acyl-CoA-dependent. It is the first Δ5-desaturase activity found in a microalgae.

Unter "Derivaten" der erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen werden insbesondere Nukleinsäuresequenzen verstanden, die unter stringenten Bedingungen mit einerBy "derivatives" of the nucleic acid sequences according to the invention are meant in particular nucleic acid sequences which under stringent conditions with a

Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ ID No. 1 oder SEQ ID No. 3 hybridisieren, sowie Fragmente der Nukleinsäuresequenzen gemäß SEQ ID No. 1 oder SEQ ID No. 3.Nucleic acid sequence according to SEQ ID no. 1 or SEQ ID NO. 3 hybridize, as well as fragments of the nucleic acid sequences according to SEQ ID NO. 1 or SEQ ID NO. Third

Ein weiterer Erfindungsgegenstand sind Genkonstrukte, die die erfindungsgemäßen Nuklein- säuresequenzen SEQ ID NO: 1 und/oder SEQ ID NO: 3 enthalten, wobei die Nukleinsäure jeweils funktionsfähig mit einem oder mehreren Regulationssignalen verbunden ist. Zusätzlich können weitere Biosynthesegene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acyl-CoA-Dehydrogenase(n), Acyl-ACP[= acyl carrier protein]- Desaturase(n), Acyl-ACP-ThioesteraseCn), Fettsäure -Acyl-Transferase(n), Acyl- CoA:Lysophospholipid-Acyltransferase(n), Fettsäure-Synthase(n), Fettsäure-Hydroxylase(n), Acetyl-Coenzym A-Carboxylase(n), Acyl-Coenzym A-Oxidase(n), Fettsäure-Desaturase(n), Fettsäure -Acetylenasen, Lipoxygenasen, Triacylglycerol-Lipasen, Allenoxid-Synthasen, Hydroperoxid-Lyasen oder Fettsäure-Elongase(n) im Genkonstrukt enthalten sein. Vorteilhaft sind zusätzlich Biosynthesegene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels ausgewählt aus der Gruppe der Δ-4-Desaturase, Δ 8-Desaturase, Δ-9-Desaturase, Δ-12-Desaturase, Δ-5-Elongase, Δ- 6-Elongase, Δ-9-Elongase, ω3-Desaturase und/oder Δ- 15 -Desaturase enthalten. Bevorzugt ist zumindest eine Δ-6-Elongase im Genkonstrukt enthalten.A further subject of the invention are gene constructs which contain the nucleic acid sequences according to the invention SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3, wherein the nucleic acid is in each case operably linked to one or more regulatory signals. In addition, further biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism can be selected from the group consisting of acyl-CoA dehydrogenase (s), acyl-ACP [= acyl carrier protein] -desaturase (s), acyl-ACP-thioesteraseCn, fatty acid-acyl- Transferase (s), acyl CoA: lysophospholipid acyltransferase (s), fatty acid synthase (s), fatty acid hydroxylase (s), acetyl coenzyme A carboxylase (s), acyl coenzyme A oxidase (s), Fatty acid desaturase (s), fatty acid acetylenases, lipoxygenases, triacylglycerol lipases, allene oxide synthases, hydroperoxide lyases or fatty acid elongase (s) may be included in the gene construct. Also advantageous are biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism selected from the group of Δ-4-desaturase, Δ 8-desaturase, Δ-9-desaturase, Δ-12-desaturase, Δ-5-elongase, Δ- 6-elongase, Δ-9 elongase, ω3-desaturase and / or Δ15-desaturase. Preferably, at least one Δ6-elongase is contained in the gene construct.

Vorteilhaft stammen alle im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen aus einem eukaryontischen Organismus wie einer Pflanze, einem Mikroorganismus oder einem Tier. Bevorzugt stammen die Nukleinsäuresequenzen aus der Ordnung Salmoniformes, Algen wie Mantoniella oder Ostreococcus, Pilzen wie der Gattung Phytophtora oder von Diatomeen wie den Gattungen Thalassiosira oder Crypthecodinium.Advantageously, all of the nucleic acid sequences used in the method of the invention are derived from a eukaryotic organism such as a plant, a microorganism or an animal. The nucleic acid sequences are preferably derived from the order Salmoniformes, algae such as Mantoniella or Ostreococcus, fungi such as the genus Phytophtora or diatoms such as the genera Thalassiosira or Crypthecodinium.

Die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen, die für Proteine mit Δ5 -Desaturase-, Δ6- Desaturase-, Δ6-Elongase-Aktivität oder eine andere Enzymaktivitität des Fettsäure- und Lipid- stoffwechsels kodieren, werden vorteilhaft allein oder bevorzugt in Kombination in einer Expressionskassette (= Nukleinsäurekonstrukt), die die Expression der Nukleinsäuren in einem Organismus vorteilhaft einer Pflanze oder einem Mikroorganismus ermöglicht, eingebracht. Es kann im Nukleinsäurekonstrukt mehr als eine Nukleinsäuresequenz einer enzymatischenThe nucleic acid sequences used in the method which code for proteins with Δ5-desaturase, Δ6-desaturase, Δ6-elongase activity or another enzyme activity of the fatty acid and lipid metabolism are advantageously used alone or preferably in combination in an expression cassette (= Nucleic acid construct), which allows the expression of the nucleic acids in an organism advantageously a plant or a microorganism introduced. It may contain more than one nucleic acid sequence of an enzymatic nucleic acid construct

Aktivität wie z.B. einer Δ5 -Desaturase, Δ6-Desaturase und/oder Δ6-Elongase enthalten sein.Activity such as a Δ5 -desaturase, Δ6-desaturase and / or Δ6-elongase may be included.

Zum Einbringen werden die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren vorteilhaft einer Amplifikation und Ligation in bekannter Weise unterworfen. Vorzugsweise geht man in Anlehnung an das Protokoll der Pfu-DNA-Polymerase oder eines Pfu/Taq-DNA-Polymerase- gemisches vor. Die Primer werden in Anlehnung an die zu amplifizierende Sequenz gewählt. Zweckmäßigerweise sollten die Primer so gewählt werden, dass das Amplifikat die gesamte kodogene Sequenz vom Start- bis zum Stop-Kodon umfasst. Im Anschluss an die Amplifikation wird das Amplifikat zweckmäßigerweise analysiert. Beispielsweise kann die Analyse nach gelelektrophoretischer Auftrennung hinsichtlich Qualität und Quantität erfolgen. Im Anschluss kann das Amplifikat nach einem Standardprotokoll gereinigt werden (z.B. Qiagen). Ein Aliquot des gereinigten Amplifikats steht dann für die nachfolgende Klonierung zur Verfügung. Geeignete Klonierungsvektoren sind dem Fachmann allgemein bekannt. Hierzu gehören insbesondere Vektoren, die in mikrobiellen Systemen replizierbar sind, also vor allem Vektoren, die eine effiziente Klonierung in Hefen oder Pilze gewährleisten, und die stabile Transformation von Pflanzen ermöglichen. Zu nennen sind insbesondere verschiedene für die T-DNA-vermittelte Transformation geeignete, binäre und co-integrierte Vektorsysteme. Derartige Vektorsysteme sind in der Regel dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest die für die Agrobakterium- vermittelte Transformation benötigten vir-Gene sowie die T-DNA begrenzenden Sequenzen (T -DNA-Border) beinhalten. Vorzugsweise umfassen diese Vektorsysteme auch weitere cis- regulatorische Regionen wie Promotoren und Terminatoren und/oder Selektionsmarker, mit denen entsprechend transformierte Organismen identifiziert werden können. Während bei co- integrierten Vektorsystemen vir-Gene und T-DNA-Sequenzen auf demselben Vektor angeordnet sind, basieren binäre Systeme auf wenigstens zwei Vektoren, von denen einer vir-Gene, aber keine T-DNA und ein zweiter T-DNA, jedoch kein vir-Gen trägt. Dadurch sind letztere Vektoren relativ klein, leicht zu manipulieren und sowohl in E. -coli als auch in Agrobacterium zu replizieren. Zu diesen binären Vektoren gehören Vektoren der Serien pBIB-HYG, pPZP, pBecks, pGreen. Erfindungsgemäß bevorzugt verwendet werden Binl9, pBHOl, pBinAR, pGPTV und pCAMBIA. Eine Übersicht über binäre Vektoren und ihre Verwendung gibt Hellens et al., Trends in Plant Science (2000) 5: 446-451. Für die Vektorpräparation können die Vektoren zunächst mit Restriktionsendonuklease(n) linearisiert und dann in geeigneter Weise enzymatisch modifiziert werden. Im Anschluss wird der Vektor gereinigt und ein Aliquot für die Klonierung eingesetzt. Bei der Klonierung wird das enzymatisch geschnittene und erforderlichenfalls gereinigte Amplifikat mit ähnlich präparierten Vektorfragmenten mit Einsatz von Ligase kloniert. Dabei kann ein bestimmtes Nukleinsäurekonstrukt bzw. Vektor- oder Plasmidkonstrukt einen oder auch mehrere kodogene Genabschnitte aufweisen.For introduction, the nucleic acids used in the method are advantageously subjected to amplification and ligation in a known manner. Preferably, the procedure is based on the protocol of the Pfu DNA polymerase or of a Pfu / Taq DNA polymerase mixture. The primers are selected on the basis of the sequence to be amplified. Conveniently, the primers should be chosen so that the amplificate comprises the entire codogenic sequence from the start to the stop codon. Following amplification, the amplificate is conveniently analyzed. For example, the analysis can be carried out after gel electrophoretic separation in terms of quality and quantity. In connection the amplificate can be purified according to a standard protocol (eg Qiagen). An aliquot of the purified amplificate is then available for subsequent cloning. Suitable cloning vectors are well known to those skilled in the art. These include, in particular, vectors which can be replicated in microbial systems, ie in particular vectors which ensure efficient cloning in yeasts or fungi, and which enable stable transformation of plants. In particular, various suitable for T-DNA-mediated transformation, binary and co-integrated vector systems. Such vector systems are generally characterized in that they contain at least the vir genes required for the Agrobacterium-mediated transformation as well as the T-DNA limiting sequences (T-DNA border). Preferably, these vector systems also include other cis-regulatory regions such as promoters and terminators and / or selection markers, with which correspondingly transformed organisms can be identified. Whereas in co-integrated vector systems vir genes and T-DNA sequences are arranged on the same vector, binary systems are based on at least two vectors, one of them vir genes, but no T-DNA and a second T-DNA, but none carries vir gene. As a result, the latter vectors are relatively small, easy to manipulate and replicate in both E.coli and Agrobacterium. These binary vectors include vectors of the series pBIB-HYG, pPZP, pBecks, pGreen. Binl9, pBHO1, pBinAR, pGPTV and pCAMBIA are preferably used according to the invention. For a review of binary vectors and their use, see Hellens et al., Trends in Plant Science (2000) 5: 446-451. For the vector preparation, the vectors can first be linearized with restriction endonuclease (s) and then enzymatically modified in a suitable manner. The vector is then purified and an aliquot used for cloning. In cloning, the enzymatically cut and, if necessary, purified amplicon is cloned with similarly prepared vector fragments using ligase. In this case, a particular nucleic acid construct or vector or plasmid construct a or also have several codogenic gene segments.

Vorzugsweise sind die kodogenen Genabschnitte in diesen Konstrukten mit regulatorischen Sequenzen funktional verknüpft. Zu den regulatorischen Sequenzen gehören insbesondere pflanzliche Sequenzen wie die oben beschriebenen Promotoren und Terminatoren. DiePreferably, the codogenic gene segments in these constructs are functionally linked to regulatory sequences. The regulatory sequences include, in particular, plant sequences such as the promoters and terminators described above. The

Konstrukte lassen sich vorteilhafterweise in Mikroorganismen, insbesondere Escherichia coli und Agrobacterium tumefaciens, unter selektiven Bedingungen stabil propagieren und ermöglichen einen Transfer von heterologer DNA in Pflanzen oder Mikroorganismen.Constructs can advantageously be stably propagated in microorganisms, in particular Escherichia coli and Agrobacterium tumefaciens, under selective conditions and enable a transfer of heterologous DNA into plants or microorganisms.

Unter der vorteilhaften Verwendung von Klonierungsvektoren können die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, die erfinderischen Nukleinsäuren und Nukleinsäurekonstrukte in Organismen wie Mikroorganismen oder vorteilhaft Pflanzen eingebracht werden und damit bei der Pfianzentransformation verwendet werden, wie denjenigen, die veröffentlicht sind in und dort zitiert sind: Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Florida), Kapitel 6/7, S. 71-119 (1993); F.F. White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Bd. 1 , Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Bd. 1 , Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press (1993), 128-143; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225)). Die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, die erfinderischen Nukleinsäuren und Nukleinsäurekonstrukte und/oder Vektoren lassen sich damit zur gentechnologischen Veränderung eines breiten Spektrums an Organismen vorteilhaft an Pflanzen verwenden, so dass diese bessere und/oder effizientere Produzenten von PUFAs werden. Durch das Einbringen eines ω3-Desaturase-, Δ6-Desaturase-, Δ6-Elongase und/oder Δ5- Desaturase-Genes in einen Organismus allein oder in Kombination mit anderen Genen kann nicht nur der Biosynthesefluss zum Endprodukt erhöht, sondern auch die entsprechende Triacyl- glycerin- und/oder Phosphatidylester-Zusammensetzung erhöht oder de novo geschaffen werden. Ebenso kann die Anzahl oder Aktivität anderer Gene, die am Import von Nährstoffen, die zur Biosynthese einer oder mehrerer Fettsäuren, Ölen, polaren und/oder neutralen Lipiden nötig sind, erhöht sein, so dass die Konzentration dieser Vorläufer, Cofaktoren oder Zwischenverbindungen innerhalb der Zellen oder innerhalb des Speicherkompartiments erhöht ist, wodurch die Fähigkeit der Zellen zur Produktion von PUFAs, wie im folgenden beschrieben, weiter gesteigert wird. Durch Optimierung der Aktivität oder Erhöhung der Anzahl einer oder mehrerer ω3-Desaturase-, Δ6-Desaturase-, Δ6-Elongase und/oder Δ5-Desaturase-Gene, die an der Biosynthese dieser Verbindungen beteiligt sind, oder durch Zerstören der Aktivität einer oder mehrerer Gene, die am Abbau dieser Verbindungen beteiligt sind, kann es möglich sein, die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion von Fettsäure- und Lipidmolekülen aus Organismen und vorteilhaft aus Pflanzen zu steigern.With the advantageous use of cloning vectors, the nucleic acids used in the method, the inventive nucleic acids and nucleic acid constructs can be introduced into organisms such as microorganisms or advantageously plants and thus used in pitch transformation, such as those published in and cited herein: Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Florida), Chapter 6/7, pp. 71-119 (1993); FF White, Vectors for Gene Transfer to Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; Genes Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds. Kung and R. Wu, Academic Press (1993), 128-143; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225)). The nucleic acids used in the method, the inventive nucleic acids and nucleic acid constructs and / or vectors can thus be used advantageously for genetically modifying a broad spectrum of organisms to plants so that they become better and / or more efficient producers of PUFAs. By introducing an ω3-desaturase, Δ6-desaturase, Δ6-elongase and / or Δ5-desaturase gene into an organism alone or in combination with other genes, not only the biosynthesis flux to the final product can be increased, but also the corresponding triacyl- glycerol and / or phosphatidyl ester composition increased or created de novo. Likewise, the number or activity of other genes necessary for the import of nutrients necessary for the biosynthesis of one or more fatty acids, oils, polar and / or neutral lipids may be increased, such that the concentration of these precursors, cofactors or intermediates within the cells or within the storage compartment, thereby further increasing the ability of the cells to produce PUFAs, as described below. By optimizing the activity or increasing the number of one or more ω3-desaturase, Δ6-desaturase, Δ6-elongase and / or Δ5-desaturase genes involved in the biosynthesis of these compounds, or by destroying the activity of one or more Genes involved in the degradation of these compounds may be able to increase the yield, production and / or efficiency of the production of fatty acid and lipid molecules from organisms, and advantageously from plants.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuremoleküle kodieren für Proteine oder Teile von diesen, wobei die Proteine oder das einzelne Protein oder Teile davon eine Aminosäuresequenz enthält, die ausreichend homolog zu einer Aminosäuresequenz ist, die in den Sequenzen SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 dargestellt ist, so dass die Proteine oder Teile davon noch eine Δ-6-Desaturase- und/oder Δ-5-Desaturase-Aktivität aufweisen. Vorzugsweise haben die Proteine oder Teile davon, die von dem Nukleinsäuremolekül/den Nukleinsäuremolekülen kodiert wird/werden, noch seine/ihre wesentliche enzymatische Aktivität und die Fähigkeit, am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen oder Lipidkörperchen in Organismen vorteilhaft in Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilzunehmen.The nucleic acid molecules used in the method according to the invention encode proteins or parts thereof, the proteins or the individual protein or parts thereof containing an amino acid sequence which is sufficiently homologous to an amino acid sequence which is present in the sequences SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, so that the proteins or parts thereof still have Δ6-desaturase and / or Δ5-desaturase activity. Preferably, the proteins or portions thereof encoded by the nucleic acid molecule (s) still retain their essential enzymatic activity and the ability to catabolize cell membranes or lipid bodies in organisms advantageously participate in plants necessary compounds or in the transport of molecules through these membranes.

Die enzymatische Aktivität der erfindungsgemäßen Δ-6-Desaturase und Δ-5-Desaturase bzw. von deren Derivaten lässt sich beispielsweise dadurch bestimmen, dass man das zu testende Enzym in einem geeigneten Wirtsorganismus wie etwa Hefe exprimiert, exogene Substrate (18:3 ' ' im Falle der Δ-6-Desaturase und 20:3 ' ' im Falle der Δ-5-Desaturase) zugibt und nach einer gewissen Inkubationszeit das Fettsäuremuster analysiert. Das Auftreten der Produkte 18:4Λ6'9'12'15 bzw. 20:4Λ5'8'π'14 weist auf eine Δ-6-Desaturase- bzw. Δ-5-Desaturase-Aktivität in den Hefekulturen hin. Details zur experimentellen Durchführung sind den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung zu entnehmen.The enzymatic activity of the Δ-6-desaturase according to the invention and Δ-5-desaturase or derivatives thereof can be determined, for example, by expressing the enzyme to be tested in a suitable host organism such as yeast, exogenous substrates (18: 3 ''). in the case of Δ-6-desaturase and 20: 3 "in the case of Δ-5-desaturase) and, after a certain incubation time, analyzes the fatty acid pattern. The appearance of the products 18: 4 Λ6 ' 9 ' 12 '15 or 20: 4 Λ5 ' 8 ' π ' 14 indicates a Δ-6-desaturase or Δ-5-desaturase activity in the yeast cultures. Details on the experimental procedure can be found in the exemplary embodiments of the present application.

Eine Δ-6-Desaturase bzw. Δ-5-Desaturase im Sinne der vorliegenden Erfindung hat eine enzymatische Aktivität von mindestens 10 %, 15 %, 20 % oder 25 %, bevorzugt 30 %, 35 %, 40 % oder 45 %, besonders bevorzugt 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 % oder 75 %, insbesondere bevorzugt 80 %, 82 %, 84 %, 86 % oder 88 % und am meisten bevorzugt 90 %, 92 %, 94 %, 96 %, 98 %, 100 %, 110 %, 120 %, 130 %, 150 %, 180 % oder 200 % der enzymatischen Aktivität der durch SEQ ID No: 1 bzw. 3 kodierten Enzyme.A Δ6-desaturase or Δ5-desaturase in the sense of the present invention has an enzymatic activity of at least 10%, 15%, 20% or 25%, preferably 30%, 35%, 40% or 45%, especially preferably 50%, 55%, 60%, 65%, 70% or 75%, most preferably 80%, 82%, 84%, 86% or 88%, and most preferably 90%, 92%, 94%, 96% , 98%, 100%, 110%, 120%, 130%, 150%, 180% or 200% of the enzymatic activity of the enzymes encoded by SEQ ID NO: 1 and 3, respectively.

Vorteilhaft sind die von den Nukleinsäuremolekülen kodierten Proteine zu mindestens 67 %, 68 % oder 69 % und vorzugsweise mindestens etwa 70 %, 74 %, 78 %, 80 % oder 84 % und stärker bevorzugt mindestens etwa 85 %, 86 %, 87 %, 88 %, 89 % oder 90 % und am stärksten bevorzugt mindestens 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 % oder mehr identisch zu den in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 dargestellten Aminosäuresequenzen. Im Sinne der Erfindung ist unter Homologie oder homolog, Identität oder identisch zu verstehen. Die Homologie wurde über den gesamten Aminosäure- bzw. Nukleinsäuresequenzbereich berechnet. Für das Vergleichen verschiedener Sequenzen stehen dem Fachmann eine Reihe von Programmen, die auf verschiedenen Algorithmen beruhen zur Verfügung. Dabei liefern die Algorithmen von Needleman und Wunsch oder Smith und Waterman besonders zuverlässige Ergebnisse. Für die Sequenzvergleiche wurde das Programm PiIeUp verwendet (J. Mol.Advantageously, the proteins encoded by the nucleic acid molecules are at least 67%, 68% or 69% and preferably at least about 70%, 74%, 78%, 80% or 84%, and more preferably at least about 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, and most preferably at least 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more identical to those shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 amino acid sequences shown. For the purposes of the invention is meant homology or homologous, identical or identical. Homology was calculated over the entire amino acid or nucleic acid sequence range. For the comparison of different sequences, a number of programs that are based on different algorithms are available to the person skilled in the art. The algorithms of Needleman and Wunsch or Smith and Waterman provide particularly reliable results. For the sequence comparisons, the program PiIeUp was used (J. Mol.

Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al, CABIOS, 5 1989: 151-153) oder die Programme Gap und BestFit [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48; 443-453 (1970) und Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2; 482-489 (1981)], die im GCG Software -Packet [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] enthalten sind. Die oben in Prozent angegebenen Sequenzhomologiewerte wurden mit dem Programm GAP über den gesamten Sequenzbereich mit folgenden Einstellungen ermittelt: Gap Weight: 50, Length Weight: 3, Average Match: 10.000 und Average Mismatch: 0.000. Diese Einstellungen wurden, falls nicht anders angegeben, immer als Standardeinstellungen für Sequenzvergleiche verwendet.Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5, 1989: 151-153) or the Gap and BestFit programs [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48: 443-453 (1970) and Smith and Waterman (Adv. Appl.Math.2482-489 (1981)], which are included in the GCG Software package [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] Percent sequence homology scores were determined using the GAP program over the entire sequence range, with the following settings: Gap Weight: 50, Length Weight: 3, Average Match: 10,000, and Average Mismatch: 0.000 These settings are always defaults unless otherwise noted used for sequence comparisons.

Unter wesentlicher enzymatischer Aktivität der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Δ-6-Desaturase oder Δ-5-Desaturase ist zu verstehen, dass sie gegenüber den durch die Sequenz mit SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 und deren Derivate kodierten Proteinen/Enzymen im Vergleich noch mindestens eine enzymatische Aktivität von mindestens 10 %, bevorzugt 20 %, besonders bevorzugt 30 % und ganz besonders 40 % aufweisen und damit am Stoffwechsel von zum Aufbau von Fettsäuren, Fettsäureester wie Diacylglyceride und/oder Triacylglyceride in einem Organismus vorteilhaft einer Pflanze oder Pflanzenzelle notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über Membranen teilnehmen können, wobei Cl 8-, C20- oder C22- Kohlenstoffketten im Fettsäuremolekül mit Doppelbindungen an mindestens zwei, vorteilhaft drei, vier, fünf oder sechs Stellen gemeint sind. Vorteilhaft im Verfahren verwendbare Nukleinsäuren stammen aus Bakterien, Pilzen, Diatomeen, Tieren wie Caenorhabditis oder Oncorhynchus oder Pflanzen wie Algen oder Moosen wie den Gattungen Shewanella, Physcomitrella, Thraustochytrium, Fusarium, Phytophthora, Ceratodon, Mantoniella, Ostreococcus, Isochrysis, Aleurita, Muscarioides, Mortierella, Borago, Phaeodactylum, Crypthecodinium, speziell aus den Gattungen und Arten Oncorhynchus mykiss, Thalassiosira pseudonona, Mantoniella squamata, Ostreococcus sp., Ostreococcus tauri, Euglena gracilis, Physcomitrella patens, Phytophtora infestans, Fusarium graminaeum, Cryptocodinium cohnii, Ceratodon purpureus, Isochrysis galbana, Aleurita farinosa, Thraustochytrium sp., Muscarioides viallii, Mortierella alpina, Borago officinalis, Phaeodactylum tricornutum, Caenorhabditis elegans oder besonders vorteilhaft aus Oncorhynchus mykiss, Thalassiosira pseudonona oder Crypthecodinium cohnii.Significant enzymatic activity of the Δ-6-desaturase or Δ-5-desaturase used in the process according to the invention is to be understood as meaning that it has opposite the proteins / enzymes coded by the sequence with SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 and their derivatives in comparison, at least one enzymatic activity of at least 10%, preferably 20%, more preferably 30% and very particularly 40% and thus the metabolism of fatty acids for the construction of fatty acid esters such as diacylglycerols and / or triacylglycerides in an organism advantageously a plant or Plant cell necessary compounds or participate in the transport of molecules via membranes, wherein Cl 8, C20 or C22 carbon chains in the fatty acid molecule with double bonds at least two, preferably three, four, five or six digits are meant. Nucleic acids useful in the method are derived from bacteria, fungi, diatoms, animals such as Caenorhabditis or Oncorhynchus or plants such as algae or mosses such as the genera Shewanella, Physcomitrella, Thraustochytrium, Fusarium, Phytophthora, Ceratodon, Mantoniella, Ostreococcus, Isochrysis, Aleurita, Muscarioides, Mortierella , Borago, Phaeodactylum, Crypthecodinium, especially of the genera and species Oncorhynchus mykiss, Thalassiosira pseudonona, Mantoniella squamata, Ostreococcus sp., Ostreococcus tauri, Euglena gracilis, Physcomitrella patens, Phytophthora infestans, Fusarium graminaeum, Cryptocodinium cohnii, Ceratodon purpureus, Isochrysis galbana, Aleurita farinosa, Thraustochytrium sp., Muscarioides viallii, Mortierella alpina, Borago officinalis, Phaeodactylum tricornutum, Caenorhabditis elegans, or more particularly from Oncorhynchus mykiss, Thalassiosira pseudonona or Crypthecodinium cohnii.

Alternativ können im erfindungsgemäßen Verfahren Nukleotidsequenzen verwendet werden, die für eine Δ-6-Desaturase oder Δ-5-Desaturase kodieren und die an eine Nukleotidsequenz, wie in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 dargestellt, vorteilhaft unter stringenten Bedingungen hybridisieren.Alternatively, nucleotide sequences encoding a Δ6-desaturase or Δ5-desaturase and which hybridize to a nucleotide sequence as shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, advantageously under stringent conditions, may be used in the method of the invention ,

Für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafte Nukleinsäuremoleküle können auf der Grundlage ihrer Homologie zu den hier offenbarten Desaturase-Nukleinsäuren unter Verwendung der Sequenzen oder eines Teils davon als Hybridisierungssonde gemäß Standard-Hybridisierungs- techniken unter stringenten Hybridisierungsbedingungen isoliert werden. Dabei können beispielsweise isolierte Nukleinsäuremoleküle verwendet werden, die mindestens 15 Nukleotide lang sind und unter stringenten Bedingungen mit dem Nukleinsäuremolekülen, die eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 umfassen, hybridisieren. Es können auch Nukleinsäuren mit mindestens 25, 50, 100, 250 oder mehr Nukleotiden verwendet werden. Der Begriff "hybridisiert unter stringenten Bedingungen", wie hier verwendet, soll Hybridi- sierungs- und Waschbedingungen beschreiben, unter denen Nukleotidsequenzen, die mindestens 60 % homolog zueinander sind, gewöhnlich aneinander hybridisiert bleiben. Die Bedingungen sind vorzugsweise derart, dass Sequenzen, die mindestens etwa 65 %, stärker bevorzugt mindestens etwa 70 % und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 75 % oder stärker zueinander homolog sind, gewöhnlich aneinander hybridisiert bleiben. Diese stringenten Bedingungen sind dem Fachmann bekannt und lassen sich in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N. Y. (1989), 6.3.1-6.3.6., finden. Ein bevorzugtes, nicht einschränkendes Beispiel für stringente Hybridisierungsbedingungen sind Hybridisierungen in 6 x Natriumchlorid/Natrium- citrat (sodium chloride/sodiumcitrate = SSC) bei etwa 45°C, gefolgt von einem oder mehreren Waschschritten in 0,2 x SSC, 0,1 % SDS bei 50 bis 65°C. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese Hybridisierungsbedingungen sich je nach dem Typ der Nukleinsäure und, wenn beispielsweise organische Lösungsmittel vorliegen, hinsichtlich der Temperatur und der Konzentration des Puffers unterscheiden. Die Temperatur unterscheidet sich beispielsweise unter "Standard- Hybridisierungsbedingungen" je nach dem Typ der Nukleinsäure zwischen 42°C und 58°C in wässrigem Puffer mit einer Konzentration von 0,1 bis 5 x SSC (pH 7,2). Falls organisches Lösungsmittel im obengenannten Puffer vorliegt, zum Beispiel 50 % Formamid, ist die Temperatur unter Standardbedingungen etwa 42°C. Vorzugsweise sind die Hybridisierungsbedingungen für DNA: DNA-Hybride zum Beispiel 0,1 x SSC und 200C bis 45°C, vorzugsweise zwischen 300C und 45°C. Vorzugsweise sind die Hybridisierungsbedingungen für DNA:RNA- Hybride zum Beispiel 0,1 x SSC und 300C bis 55°C, vorzugsweise zwischen 45°C und 55°C. Die vorstehend genannten Hybridisierungstemperaturen sind beispielsweise für eine Nukleinsäure mit etwa 100 bp (= Basenpaare) Länge und einem G + C-Gehalt von 50 % in Abwesenheit von Formamid bestimmt. Der Fachmann weiss, wie die erforderlichen Hybridisierungsbedingungen anhand von Lehrbüchern, wie dem vorstehend erwähnten oder aus den folgenden Lehrbüchern Sambrook et al., "Molecular Cloning", CoId Spring Harbor Laboratory, 1989; Harnes und Higgins (Hrsgb.) 1985, "Nucleic Acids Hybridization: A Practical Approach", IRL Press at Oxford University Press, Oxford; Brown (Hrsgb.) 1991 , "Essential Molecular Biology: A Practical Approach", IRL Press at Oxford University Press, Oxford, bestimmt werden können.Nucleic acid molecules advantageous for the method according to the invention can be isolated on the basis of their homology to the desaturase nucleic acids disclosed herein using the sequences or a part thereof as a hybridization probe according to standard hybridization techniques under stringent hybridization conditions. For example, isolated nucleic acid molecules can be used that are at least 15 nucleotides long and hybridize under stringent conditions with the nucleic acid molecules comprising a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3. Nucleic acids of at least 25, 50, 100, 250 or more nucleotides may also be used. The term "hybridized under stringent conditions" as used herein is intended to describe hybridization and washing conditions under which nucleotide sequences that are at least 60% homologous to one another usually remain hybridized to one another. The conditions are preferably such that sequences that are at least about 65%, more preferably at least about 70%, and even more preferably at least about 75% or more homologous, are usually hybridized to each other. These stringent conditions are known to those skilled in the art and can be found in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY (1989), 6.3.1-6.3.6. A preferred, non-limiting example of stringent hybridization conditions are hybridizations in 6 x sodium chloride / sodium citrate (SSC) at about 45 ° C, followed by one or more washes in 0.2 x SSC, 0.1%. SDS at 50 to 65 ° C. It is known to those skilled in the art that these hybridization conditions differ with respect to the type of nucleic acid and, for example, when organic solvents are present, with respect to the temperature and the concentration of the buffer. The temperature differs, for example under "standard hybridization conditions" depending on the type of nucleic acid between 42 ° C and 58 ° C in aqueous buffer with a concentration of 0.1 to 5 x SSC (pH 7.2). If organic solvent is present in the above buffer, for example 50% formamide, the temperature is about 42 ° C under standard conditions. Preferably, the hybridization conditions for DNA: DNA hybrids are, for example, 0.1 x SSC and 20 0 C to 45 ° C, preferably between 30 0 C and 45 ° C. Preferably, the hybridization conditions for DNA: RNA hybrids are, for example, 0.1 x SSC and 30 0 C to 55 ° C, preferably between 45 ° C and 55 ° C. The above-mentioned hybridization temperatures are determined, for example, for a nucleic acid of about 100 bp (= base pairs) in length and a G + C content of 50% in the absence of formamide. The person skilled in the art knows how the required hybridization conditions based on textbooks, such as the above-mentioned or from the following textbooks Sambrook et al., "Molecular Cloning", Colard Spring Harbor Laboratory, 1989; Harnes and Higgins (Eds.) 1985, Nucleic Acids Hybridization: A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford; Brown (ed.) 1991, Essential Molecular Biology: A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford.

Alternativ können im erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich Nukleotidsequenzen verwendet werden, die für eine ω-3-Desaturase, Δ12-Desaturase, Δ9-Elongase, Δ8-Desaturase oder Δ-4- Desaturase kodieren. Die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen werden vorteilhaft in einer Expressionskassette, die die Expression der Nukleinsäuren in Organismen wie Mikro- Organismen oder Pflanzen ermöglicht, eingebracht.Alternatively, nucleotide sequences coding for an ω-3-desaturase, Δ12-desaturase, Δ9-elongase, Δ8-desaturase or Δ-4-desaturase can additionally be used in the method according to the invention. The nucleic acid sequences used in the method are advantageously introduced into an expression cassette which enables expression of the nucleic acids in organisms such as microorganisms or plants.

Dabei werden die Nukleinsäuresequenzen, die für eine der genannten Enzymaktivitäten, vorteilhaft eine ω-3-Desaturase, Δ-6-Desaturase, Δ-5-Desaturase, Δ-6-Elongase, Δ-12- Desaturase, Δ-5-Elongase, Δ-9-Elongase, Δ-8-Desaturase oder Δ-4-Desaturase kodieren, mit einem oder mehreren Regulationssignalen vorteilhafterweise zur Erhöhung der Genexpression funktionell verknüpft. Diese regulatorischen Sequenzen sollen die gezielte Expression der Gene und der Proteinexpression ermöglichen. Dies kann beispielsweise je nach Wirtsorganismus bedeuten, dass das Gen erst nach Induktion exprimiert und/oder überexprimiert wird, oder dass es sofort exprimiert und/oder überexprimiert wird. Beispielsweise handelt es sich bei diesen regula- torischen Sequenzen um Sequenzen, an die Induktoren oder Repressoren binden und so dieThe nucleic acid sequences which are responsible for one of the abovementioned enzyme activities, advantageously an ω-3-desaturase, Δ6-desaturase, Δ5-desaturase, Δ6-elongase, Δ12-desaturase, Δ5-elongase, Δ-9 elongase, Δ-8-desaturase or Δ-4-desaturase, with one or more regulatory signals advantageously functionally linked to increase gene expression. These regulatory sequences are intended to allow the targeted expression of genes and protein expression. Depending on the host organism, this may mean, for example, that the gene is expressed and / or overexpressed only after induction, or that it is immediately expressed and / or overexpressed. For example, these regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind, and so

Expression der Nukleinsäure regulieren. Zusätzlich zu diesen neuen Regulationssequenzen oder anstelle dieser Sequenzen kann die natürliche Regulation dieser Sequenzen vor den eigentlichen Strukturgenen noch vorhanden sein und gegebenenfalls genetisch verändert worden sein, so dass die natürliche Regulation ausgeschaltet und die Expression der Gene erhöht wurde. Die Expressionskassette (= Expressionskonstrukt = Genkonstrukt) kann aber auch einfacher aufgebaut sein, das heißt es wurden keine zusätzlichen Regulationssignale vor die Nuklein- säuresequenz oder dessen Derivate inseriert und der natürliche Promotor mit seiner Regulation wurde nicht entfernt. Stattdessen wurde die natürliche Regulationssequenz so mutiert, dass keine Regulation mehr erfolgt und/oder die Genexpression gesteigert wird. Diese veränderten Promotoren können in Form von Teilsequenzen (= Promotor mit Teilen der erfindungs gemäßen Nukleinsäuresequenzen) auch allein vor das natürliche Gen zur Steigerung der Aktivität gebracht werden. Das Genkonstrukt kann außerdem vorteilhafterweise auch eine oder mehrere sogenannte "enhancer Sequenzen" funktionell verknüpft mit dem Promotor enthalten, die eine erhöhte Expression der Nukleinsäuresequenz ermöglichen. Auch am 3'-Ende der DNA-Sequenzen können zusätzliche vorteilhafte Sequenzen inseriert werden wie weitere regulatorische Elemente oder Terminatoren. Die ω-3-Desaturase-, Δ-6-Desaturase-, Δ-5-Desaturase-, Δ-6-Elongase-, Δ- 12-Desaturase-, Δ-5-Elongase-, Δ-9-Elongase-, Δ-8-Desaturase- oder Δ-4-Desaturase-Gene können in einer oder mehreren Kopien in der Expressionskassette (= Genkonstrukt) enthalten sein. Vorteilhaft liegt nur jeweils eine Kopie der Gene in der Expressionskassette vor. Dieses Genkonstrukt oder die Genkonstrukte können zusammen im Wirtsorganismus exprimiert werden. Dabei kann das Genkonstrukt oder die Genkonstrukte in einem oder mehreren Vektoren inseriert sein und frei in der Zelle vorliegen oder aber im Genom inseriert sein. Es ist vorteilhaft für die Insertion weiterer Gene im Wirtsgenom, wenn die zu exprimierenden Gene zusammen in einem Genkonstrukt vorliegen.Regulate expression of the nucleic acid. In addition to these new regulatory sequences, or instead of these sequences, the natural regulation of these sequences may still be present before the actual structural genes and may have been genetically altered so that natural regulation is eliminated and gene expression increased. The expression cassette (= expression construct = gene construct) can also be simpler be constructed, that is, no additional regulatory signals before the nucleic acid sequence or its derivatives were inserted and the natural promoter with its regulation was not removed. Instead, the natural regulatory sequence has been mutated to no longer regulate and / or increase gene expression. These modified promoters can be brought in the form of partial sequences (= promoter with parts of the inventive nucleic acid sequences) alone before the natural gene to increase the activity. In addition, the gene construct may advantageously also contain one or more so-called enhancer sequences functionally linked to the promoter, which allow increased expression of the nucleic acid sequence. Additional advantageous sequences can also be inserted at the 3 'end of the DNA sequences, such as further regulatory elements or terminators. The ω-3-desaturase, Δ-6-desaturase, Δ-5-desaturase, Δ-6 elongase, Δ-12-desaturase, Δ-5 elongase, Δ-9 elongase, Δ-8-desaturase or Δ-4-desaturase genes can be present in one or more copies in the expression cassette (= gene construct). Advantageously, only one copy of the genes is present in the expression cassette. This gene construct or gene constructs can be expressed together in the host organism. In this case, the gene construct or the gene constructs can be inserted in one or more vectors and be present freely in the cell or else be inserted in the genome. It is advantageous for the insertion of additional genes in the host genome when the genes to be expressed are present together in a gene construct.

Die regulatorischen Sequenzen bzw. Faktoren können dabei wie oben beschrieben vorzugsweise die Genexpression der eingeführten Gene positiv beeinflussen und dadurch erhöhen. So kann eine Verstärkung der regulatorischen Elemente vorteilhafterweise auf der Transkriptionsebene erfolgen, indem starke Transkriptionssignale wie Promotoren und/oder "Enhancer" verwendet werden. Daneben ist aber auch eine Verstärkung der Translation möglich, indem beispielsweise die Stabilität der mRNA verbessert wird.The regulatory sequences or factors can, as described above, preferably positively influence the gene expression of the introduced genes and thereby increase them. Thus, enhancement of the regulatory elements can advantageously be done at the transcriptional level by using strong transcription signals such as promoters and / or enhancers. In addition, however, an enhancement of the translation is possible by, for example the stability of the mRNA is improved.

Eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung sind ein oder mehrere Genkonstrukte, die eine oder mehrere Sequenzen enthalten, die durch SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 oder dessen Derivate definiert sind und für Polypeptide gemäß SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 kodieren. Die genannten Δ6-Desaturase- und Δ-5-Desaturase-Proteine führen dabei vorteilhaft im Zusammenspiel mit weiteren Enzymen der Fettsäure- und Lipidbiosynthese zu einer Desaturierung oder Elongierung von Fettsäuren, wobei das Substrat vorteilhaft ein, zwei, drei, vier, fünf oder sechs Doppelbindungen und vorteilhaft 18, 20 oder 22 Kohlenstoffatome im Fettsäuremolekül auf- weist. Gleiches gilt für ihre Homologen, Derivate oder Analoga, die funktionsfähig mit einem oder mehreren Regulationssignalen, vorteilhafterweise zur Steigerung der Genexpression, verbunden sind.A further embodiment of the invention are one or more gene constructs which contain one or more sequences which are defined by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or its derivatives and for polypeptides according to SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 code. The abovementioned Δ6-desaturase and Δ5-desaturase proteins advantageously result in the desaturation or elongation of fatty acids in interaction with other enzymes of fatty acid and lipid biosynthesis, the substrate advantageously having one, two, three, four, five or six Double bonds and advantageously has 18, 20 or 22 carbon atoms in the fatty acid molecule. The same applies to their homologs, derivatives or analogs which are operably linked to one or more regulatory signals, advantageously to increase gene expression.

Vorteilhafte Regulationssequenzen für das neue Verfahren liegen beispielsweise in Promotoren vor, wie dem cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, Ipp-, lac-, Ipp-lac-, laclq-, T7- , T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, γ-PR- oder γ-PL-Promotor und werden vorteilhafterweise in Gram-negativen Bakterien angewendet. Weitere vorteilhafte Regulations-Sequenzen liegen beispielsweise in den Grampositiven Promotoren amy und SP02, in den Hefe- oder Pilzpromotoren ADCl, MFa, AC, P-60, CYCl, GAPDH, TEF, rp28, ADH oder in den Pflanzenpromotoren CaMV/35S [Franck et al, Cell 21 (1980) 285- 294], PRPl [Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, Iib4, usp, STLSl, B33, nos oder im Ubiquitin- oder Phaseolin-Promotor vor. In diesem Zusammenhang vorteilhaft sind ebenfalls induzierbare Promotoren, wie die in EP-A-O 388 186 (Benzyl- sulfonamid-induzierbar), Plant J. 2, 1992:397-404 (Gatz et al., Tetracyclininduzierbar), EP-A-O 335 528 (Abzisinsäure-induzierbar) oder WO 93/21334 (Ethanol- oder Cyclohexenol- induzierbar) beschriebenen Promotoren. Weitere geeignete Pflanzenpromotoren sind der Promotor von cytosolischer FBPase oder der ST-LSIPromotor der Kartoffel (Stockhaus et al., EMBO J. 8, 1989, 2445), der Phosphoribosylpyrophosphatamidotransferase-Promotor aus Glycine max (Genbank-Zugangsnr. U87999) oder der in EP-A-O 249 676 beschriebene nodienspezifische Promotor. Besonders vorteilhafte Promotoren sind Promotoren, welche die Expression in Geweben ermöglichen, die an der Fettsäurebiosynthese beteiligt sind. Ganz besonders vorteilhaft sind samenspezifische Promotoren, wie der ausführungsgemäße USP- Promotor, aber auch andere Promotoren wie der LeB4-, DC3-, Phaseolin- oder Napin-Promotor. Weitere besonders vorteilhafte Promotoren sind samenspezifische Promotoren, die für monokotyle oder dikotyle Pflanzen verwendet werden können und in US 5,608,152 (Napin- Promotor aus Raps), WO 98/45461 (Oleosin-Promotor aus Arobidopsis), US 5,504,200Advantageous regulatory sequences for the novel process are, for example, in promoters, such as the cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, laclq, T7, T5 , T3, gal, trc, ara, SP6, γ-PR or γ-PL promoter and are advantageously used in Gram-negative bacteria. Further advantageous regulatory sequences are, for example, in the gram-positive promoters amy and SP02, in the yeast or fungal promoters ADC1, MFa, AC, P-60, CYCl, GAPDH, TEF, rp28, ADH or in the plant promoters CaMV / 35S [Franck et al, Cell 21 (1980) 285-294], PRPl [Ward et al., Plant. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, Iib4, usp, STLS1, B33, nos or in the ubiquitin or phaseolin promoter. Also advantageous in this connection are inducible promoters, such as those described in EP-AO 388 186 (benzylsulfonamide-inducible), Plant J. 2, 1992: 397-404 (Gatz et al., Tetracycline Inducible), EP-AO 335 528 ( Abzisinic inducible) or WO 93/21334 (ethanol or cyclohexenol inducible) promoters. Other suitable plant promoters are Promoter of cytosolic FBPase or potato ST-LSIPromotor (Stockhaus et al., EMBO J. 8, 1989, 2445), the glycine max phosphoribosyl-pyrophosphate amidotransferase promoter (Genbank Accession No. U87999) or described in EP-A-0 249 676 nodea specific promoter. Particularly advantageous promoters are promoters which allow expression in tissues involved in fatty acid biosynthesis. Especially advantageous are seed-specific promoters, such as the USP promoter according to the embodiment, but also other promoters such as the LeB4, DC3, phaseolin or napin promoter. Further particularly advantageous promoters are seed-specific promoters which can be used for monocotyledonous or dicotyledonous plants and in US Pat. No. 5,608,152 (rapeseed napin promoter), WO 98/45461 (oleosin promoter from Arobidopsis), US Pat. No. 5,504,200

(Phaseolin-Promotor aus Phaseolus vulgaris), WO 91/13980 (Bce4-Promotor aus Brassica), von Baeumlein et al., Plant J., 2, 2, 1992:233-239 (LeB4-Promotor aus einer Leguminose) beschrieben sind, wobei sich diese Promotoren für Dikotyledonen eignen. Die folgenden Promotoren eignen sich beispielsweise für Monokotyledonen: lpt-2- oder lpt-1 -Promotor aus Gerste (WO 95/15389 und WO 95/23230), Hordein-Promotor aus Gerste und andere, in WO 99/16890 beschriebene geeignete Promotoren.(Phaseolin promoter from Phaseolus vulgaris), WO 91/13980 (Bce4 promoter from Brassica), von Baeumlein et al., Plant J., 2, 2, 1992: 233-239 (LeB4 promoter from a legume) are described , where these promoters are suitable for dicotyledons. The following promoters are suitable, for example, for monocots: barley lpt-2 or lpt-1 promoter (WO 95/15389 and WO 95/23230), barley hordein promoter and other suitable promoters described in WO 99/16890.

Es ist im Prinzip möglich, alle natürlichen Promotoren mit ihren Regulationssequenzen, wie die oben genannten, für das neue Verfahren zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich und vorteilhaft, zusätzlich oder alleine synthetische Promotoren zu verwenden, besonders wenn sie eine Samen- spezifische Expression vermitteln, wie z.B. beschrieben in WO 99/16890.It is possible in principle to use all natural promoters with their regulatory sequences, such as those mentioned above, for the new method. It is also possible and advantageous to use, in addition or alone, synthetic promoters, especially if they mediate seed-specific expression, e.g. described in WO 99/16890.

Um einen besonders hohen Gehalt an PUFAs vor allem in transgenen Pflanzen zu erzielen, sollten die PUFA-Biosynthesegene vorteilhaft samenspezifisch in Ölsaaten exprimiert werden. Hierzu können Samen-spezifische Promotoren verwendet werden, bzw. solche Promotoren, die im Embryo und/oder im Endosperm aktiv sind. Samenspezifische Promotoren können prinzipiell sowohl aus dikotolydonen als auch aus monokotolydonen Pflanzen isoliert werden. Im Folgenden sind vorteilhafte bevorzugte Promotoren aufgeführt: USP (= unknown seed protein) und Vicilin (Vicia faba) [Bäumlein et al, Mol. Gen Genet, 1991 , 225(3)], Napin (Raps) [US 5,608,152], Acyl-Carrier Protein (Raps) [US 5,315,001 und WO 92/18634], Oleosin (Arabidopsis thaliana) [WO 98/45461 und WO 93/20216], Phaseolin (Phaseolus vulgaris) [US 5,504,200], Bce4 [WO 91/13980], Leguminosen B4 (LegB4-Promotor) [Bäumlein et al., Plant J., 2,2, 1992], Lpt2 und lpt1 (Gerste) [WO 95/15389 u. WO95/23230], Samen-spezifische Promotoren aus Reis, Mais u. Weizen [WO 99/16890], Amy32b, Amy 6-6 und Aleurain [US 5,677,474], Bce4 (Raps) [US 5,530,149], Glycinin (Soja) [EP 571 741], Phosphoenol-Pyruvatcarboxylase (Soja)In order to achieve a particularly high content of PUFAs, especially in transgenic plants, the PUFA biosynthesis genes should advantageously be seed-specifically expressed in oilseeds. For this purpose, seed-specific promoters can be used, or such promoters, the are active in the embryo and / or in the endosperm. In principle, seed-specific promoters can be isolated from both dicotolydone and monocotolydonous plants. Advantageous preferred promoters are listed below: USP (= unknown seed protein) and Vicilin (Vicia faba) [Baumlein et al, Mol. Gen Genet, 1991, 225 (3)], napin (rapeseed) [US Pat. No. 5,608,152], acyl- Carrier protein (rape) [US 5,315,001 and WO 92/18634], oleosin (Arabidopsis thaliana) [WO 98/45461 and WO 93/20216], phaseolin (Phaseolus vulgaris) [US 5,504,200], Bce4 [WO 91/13980], Legumes B4 (LegB4 promoter) [Bäumlein et al., Plant J., 2,2, 1992], Lpt2 and lpt1 (barley) [WO 95/15389 and others]. WO95 / 23230], seed-specific promoters from rice, maize and the like. Wheat [WO 99/16890], Amy32b, Amy 6-6 and Aleurain [US 5,677,474], Bce4 (rape) [US 5,530,149], glycinin (soybean) [EP 571 741], phosphoenol pyruvate carboxylase (soybean)

[JP 06/62870], ADR12-2 (Soja) [WO 98/08962], Isocitratlyase (Raps) [US 5,689,040] oder [alpha]-Amylase (Gerste) [EP 0 781 849]. Die Pflanzengenexpression lässt sich auch über einen chemisch induzierbaren Promotor erleichtern (siehe eine Übersicht in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48:89-108). Chemisch induzierbare Promotoren eignen sich besonders, wenn gewünscht wird, dass die Genexpression auf zeitspezifische Weise erfolgt. Beispiele für solche Promotoren sind ein Salicylsäure-induzierbarer Promotor (WO 95/19443), ein Tetracyclin-induzierbarer Promotor (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) und ein Ethanol- induzierbarer Promotor.[JP 06/62870], ADR12-2 (soybean) [WO 98/08962], isocitrate lyase (rapeseed) [US 5,689,040] or [alpha] -amylase (barley) [EP 0 781 849]. Plant gene expression can also be facilitated by a chemically inducible promoter (see review in Gatz 1997, Annu Rev. Plant Physiol Plant Mol. Biol., 48: 89-108). Chemically inducible promoters are particularly useful when it is desired that gene expression be in a time-specific manner. Examples of such promoters are a salicylic acid-inducible promoter (WO 95/19443), a tetracycline-inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) and an ethanol-inducible promoter.

In einer anderen Ausführungsform werden vorteilhaft Sequenzen für die Expression verwendet, die eine konstitutive Expression in möglichst vielen Geweben der Pflanze ermöglichen wie der CaMV35S-, CaMV36S-, CaMV35Smas-, nos-, mas-, ubi-, stpt-, lea- oder Super-Promotor. Bevorzugt erfolgt die Expression im vegetativen Gewebe wie oben beschrieben. Beispielsweise handelt es sich bei den regulatorischen Sequenzen um Sequenzen, an die Induktoren oder Repressoren binden und so die Expression der Nukleinsäure regulieren. Zusätzlich zu diesen neuen Regulationssequenzen oder anstelle dieser Sequenzen kann die natürliche Regulation dieser Sequenzen vor den eigentlichen Strukturgenen noch vorhanden sein und gegebenenfalls genetisch verändert worden sein, so dass die natürliche Regulation ausgeschaltet und die Expression der Gene erhöht wurde. Das Genkonstrukt kann außerdem vorteilhafterweise auch eine oder mehrere sogenannte "enhancer-Sequenzen" funktionell verknüpft mit dem Promotor enthalten, die eine erhöhte Expression der Nukleinsäuresequenz ermöglichen. Auch am 3'-Ende der DNA-Sequenzen können zusätzliche vorteilhafte Sequenzen inseriert werden wie weitere regulatorische Elemente oder Terminatoren. Vorteilhafte Terminatoren sind beispielweise virale Terminatoren wie der 35S-Terminator oder andere. Die im erfindungsgemäßen Verfahren vewendeten Enzyme bzw. Nukleinsäuren, die diese Enzyme kodieren, können in einer oder mehreren Kopien in der Expressionskassette (= Genkonstrukt) enthalten sein. Vorteilhaft liegt nur jeweils eine Kopie der Gene in der Expressionskassette vor. Dieses Genkonstrukt oder die Genkonstrukte können gleichzeitig oder nacheinander in die Pflanze eingebracht werden und zusammen im Wirtsorganismus exprimiert werden. Dabei kann das Genkonstrukt oder die Genkonstrukte in einem oder mehreren Vektoren inseriert sein und frei in der Zelle vorliegen oder aber im Genom inseriert sein. Es ist vorteilhaft für die Insertion weiterer Gene in die Pflanze, wenn die zu exprimierenden Gene zusammen in einem Genkonstrukt vorliegen.In another embodiment, sequences are advantageously used for the expression that allow constitutive expression in as many tissues of the plant as the CaMV35S, CaMV36S, CaMV35Smas, nos, mas, ubi, stpt, lea or super promoter. Preferably, the expression is carried out in the vegetative tissue as described above. For example, the regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind and thus regulate the expression of the nucleic acid. In addition to these new regulatory sequences or instead of these sequences, the natural regulation of these sequences before the actual structural genes may still be present and possibly genetically altered, so that the natural regulation was switched off and the expression of genes was increased. In addition, the gene construct may advantageously also contain one or more so-called enhancer sequences functionally linked to the promoter, which allow increased expression of the nucleic acid sequence. Additional advantageous sequences can also be inserted at the 3 'end of the DNA sequences, such as further regulatory elements or terminators. Advantageous terminators are, for example, viral terminators such as the 35S terminator or others. The enzymes or nucleic acids which code for these enzymes in the method according to the invention can be contained in one or more copies in the expression cassette (= gene construct). Advantageously, only one copy of the genes is present in the expression cassette. This gene construct or gene constructs can be introduced simultaneously or sequentially into the plant and expressed together in the host organism. In this case, the gene construct or the gene constructs can be inserted in one or more vectors and be present freely in the cell or else be inserted in the genome. It is advantageous for the insertion of further genes into the plant if the genes to be expressed are present together in a gene construct.

Es versteht sich, dass die Nukleinsäuresequenzen, die für die erfindungsgemäße Δ6-Desaturase bzw. Δ5-Desaturase und ggf. weitere Enzyme des Lipidstoffwechsels kodieren, auch einzeln in einem Genkonstrukt vorliegen und in eine geeignete Wirtspflanze eingebracht werden können. Diese transformierten Wirtspflanzen können anschließend miteinander verkreuzt werden, um die gewünschte Kombination von Enzymen in den Nachkommen zu erhalten. Um eine stabile Integration der Biosynthesegene in die transgene Pflanze über mehrere Generationen sicherzustellen, sollte jede der im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren unter der Kontrolle eines eigenen, bevorzugt eines unterschiedlichen Promotors exprimiert werden, da sich wiederholende Sequenzmotive zu Instabilität der T-DNA bzw. zu Rekombinationsereignissen führen können. Die Expressionskassette ist dabei vorteilhaft so aufgebaut, dass einem Promotor eine geeignete Schnittstelle zur Insertion der zu exprimierenden Nukleinsäure folgt, vorteilhaft in einem Polylinker. Gegebenenfalls kann ein Terminator hinter dem Polylinker liegen. Diese Abfolge wiederholt sich mehrfach, bevorzugt drei-, vier oder fünfmal, so dass bis zu fünf Gene in einem Konstrukt zusammengeführt werden und so zur Expression in die transgene Pflanze einge- bracht werden können. Vorteilhaft wiederholt sich die Abfolge bis zu dreimal. Die Nukleinsäure - sequenzen werden zur Expression über die geeignete Schnittstelle beispielsweise im Polylinker hinter den Promotor inseriert. Vorteilhaft hat jede Nukleinsäuresequenz ihren eigenen Promotor und gegebenenfalls ihren eigenen Terminator. Derartige vorteilhafte Konstrukte werden beispielsweise in DE 10102337, DE 10102338 oder WO 2007/017419 offenbart. Es ist aber auch möglich, mehrere Nukleinsäuresequenzen hinter einem Promotor und ggf. vor einem Terminator zu inserieren. Dabei ist die Insertionsstelle bzw. die Abfolge der inserierten Nukleinsäuren in der Expressionskassette nicht von entscheidender Bedeutung, das heißt, eine Nukleinsäuresequenz kann an erster oder letzter Stelle in der Kassette inseriert sein, ohne dass dadurch die Expression wesentlich beeinfiusst wird. Es können in der Expressionskassette vorteilhaft unterschiedliche Promotoren wie beispielsweise der USP-, LegB4- oder DC3- Promotor und unterschiedlicheIt is understood that the nucleic acid sequences which code for the Δ6-desaturase or Δ5-desaturase according to the invention and optionally further enzymes of the lipid metabolism can also be present individually in a gene construct and introduced into a suitable host plant. These transformed host plants can then be crossed with each other to obtain the desired combination of enzymes in the offspring. In order to ensure stable integration of the biosynthesis genes into the transgenic plant over several generations, each of the nucleic acids used in the process should be expressed under the control of its own, preferably a different promoter, since repeating sequence motifs lead to instability of the T-DNA or to recombination events can. The expression cassette is advantageously constructed so that a promoter follows a suitable interface for insertion of the nucleic acid to be expressed, advantageously in a polylinker. Optionally, a terminator may be behind the polylinker. This sequence is repeated several times, preferably three, four or five times, so that up to five genes are combined in one construct and thus can be introduced into the transgenic plant for expression. Advantageously, the sequence is repeated up to three times. The nucleic acid sequences are inserted for expression via the appropriate interface, for example in the polylinker downstream of the promoter. Advantageously, each nucleic acid sequence has its own promoter and optionally its own terminator. Such advantageous constructs are disclosed for example in DE 10102337, DE 10102338 or WO 2007/017419. However, it is also possible to insert several nucleic acid sequences behind a promoter and possibly in front of a terminator. In this case, the insertion site or the sequence of the inserted nucleic acids in the expression cassette is not of decisive importance, that is, a nucleic acid sequence may be inserted at the first or last position in the cassette, without this significantly affecting the expression. Advantageously, different promoters can be used in the expression cassette, for example the USP, LegB4 or DC3 promoter and different ones

Terminatoren verwendet werden. Es ist aber auch möglich nur einen Promotortyp in der Kassette zu verwenden. Bei konstitutiver Expression kann auch mehrmals der CaMV35S-Promotor verwendet werden. Wie oben beschrieben sollte die Transkription der eingebrachten Gene vorteilhaft durch geeignete Terminatoren am 3'-Ende der eingebrachten Biosynthesegene (hinter dem Stoppcodon) abgebrochen werden. Verwendet werden kann hier z.B. der OCSl Terminator. Wie auch für die Promotoren, so sollten hier für jedes Gen unterschiedliche Terminatorsequenzen verwendet werden.Terminators are used. But it is also possible to use only one type of promoter in the cassette. For constitutive expression, the CaMV35S promoter can also be used several times. As described above, transcription of the introduced genes should be advantageously aborted by suitable terminators at the 3 'end of the introduced biosynthetic genes (beyond the stop codon). For example, the OCSl terminator can be used here. As for the promoters, different terminator sequences should be used for each gene.

Das Genkonstrukt kann, wie oben beschrieben, auch weitere Gene umfassen, die in die Organismen eingebracht werden sollen. Es ist möglich und vorteilhaft, in die Wirtsorganismen Regulationsgene, wie Gene für Induktoren, Repressoren oder Enzyme, welche durch ihre Enzymaktivität in die Regulation eines oder mehrerer Gene eines Biosynthesewegs eingreifen, einzubringen und darin zu exprimieren. Diese Gene können hetero logen oder homologen Ursprungs sein. Weiterhin können vorteilhaft im Nukleinsäurekonstrukt bzw. Genkonstrukt weitere Biosynthesegene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels enthalten sein oder aber diese Gene können auf einem weiteren oder mehreren weiteren Nukleinsäurekonstrukten liegen. Vorteilhaft werden als Biosynthesegene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels ein Gen ausgewählt aus der Gruppe Acyl-CoA-Dehydrogenase(n), Acyl-ACP[= acyl carrier protein]- Desaturase(n), Acyl-ACP-Thioesterase(n), Fettsäure-Acyl-Transferase(n), Acyl-CoA:Lyso- phospholipid-Acyltransferase(n), Fettsäure-Synthase(n), Fettsäure -Hydroxylase(n), Acetyl- Coenzym A-Carboxylase(n), Acyl-Coenzym A-Oxidase(n), Fettsäure-Desaturase(n), Fettsäure - Acetylenase(n), Lipoxygenase(n), Triacylglycerol-Lipase(n), Allenoxid-Synthase(n),The gene construct may, as described above, also include other genes to be introduced into the organisms. It is possible and advantageous to introduce into the host organisms regulatory genes, such as genes for inducers, repressors or enzymes, which intervene by their enzyme activity in the regulation of one or more genes of a biosynthetic pathway, and to express therein. These genes may be heterologous or of homologous origin. Furthermore, further biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism can advantageously be contained in the nucleic acid construct or gene construct, or else these genes can be located on a further or several further nucleic acid constructs. Advantageously, as biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism, a gene selected from the group acyl-CoA-dehydrogenase (s), acyl-ACP [= acyl carrier protein] - desaturase (s), acyl-ACP-thioesterase (s), fatty acid Acyltransferase (s), acyl-CoA: lysophospholipid acyltransferase (s), fatty acid synthase (s), fatty acid hydroxylase (s), acetyl coenzyme A carboxylase (s), acyl coenzyme A oxidase (n), fatty acid desaturase (s), fatty acid acetylenase (s), lipoxygenase (s), triacylglycerol lipase (s), allene oxide synthase (s),

Hydroperoxid-Lyase(n) oder Fettsäure -Elongase(n) oder deren Kombinationen verwendet. Besonders vorteilhafte Nukleinsäuresequenzen sind Biosynthesegene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels ausgewählt aus der Gruppe der Acyl-CoA:Lysophospholipid-Acyltransferase, Δ-4-Desaturase, Δ-5- Desaturase, Δ-6-Desaturase, Δ-9-Desaturase, Δ-12-Desaturase, Δ-5- Elongase und/oder Δ-6-Elongase.Hydroperoxide lyase (s) or fatty acid elongase (s) or combinations thereof. Particularly advantageous nucleic acid sequences are biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism selected from the group of acyl-CoA: lysophospholipid acyltransferase, Δ-4-desaturase, Δ-5-desaturase, Δ-6-desaturase, Δ-9-desaturase, Δ-12 -Desaturase, Δ-5- Elongase and / or Δ-6 elongase.

Dabei können die vorgenannten Nukleinsäuren bzw. Gene in Kombination mit anderen Elongasen und Desaturasen in Expressionskassetten, wie den vorgenannten, kloniert werden und zur Transformation von Pflanzen mit Hilfe von Agrobakterium eingesetzt werden.In this case, the abovementioned nucleic acids or genes can be cloned in combination with other elongases and desaturases in expression cassettes, such as those mentioned above, and used for the transformation of plants with the aid of Agrobacterium.

Die Expressionskassetten können prinzipiell direkt zum Einbringen in die Pflanze verwendet werden oder aber in einem Vektor eingebracht werden. Wie hier verwendet, betrifft der Begriff "Vektor" ein Nukleinsäuremolekül, das eine andere Nukleinsäure transportieren kann, an welche es gebunden ist. Ein Vektortyp ist ein "Plasmid", was für eine zirkuläre doppelsträngige DNA- Schleife steht, in die zusätzlichen DNA-Segmente ligiert werden können. Ein weiterer Vektortyp ist ein viraler Vektor, wobei zusätzliche DNA-Segmente in das virale Genom ligiert werden können. Bestimmte Vektoren können in einer Wirtszelle, in die sie eingebracht worden sind, autonom replizieren (z.B. Bakterienvektoren mit bakteriellem Replikationsursprung). Andere Vektoren werden vorteilhaft beim Einbringen in die Wirtszelle in das Genom einer Wirtszelle integriert und dadurch zusammen mit dem Wirtsgenom repliziert. Zudem können bestimmte Vektoren die Expression von Genen, mit denen sie funktionsfähig verbunden sind, steuern. Diese Vektoren werden hier als "Expressionsvektoren" bezeichnet. Gewöhnlich haben Expressionsvektoren, die für DNA-Rekombinationstechniken geeignet sind, die Form von Plasmiden. In der vorliegenden Beschreibung können "Plasmid" und "Vektor" austauschbar verwendet werden, da das Plasmid die am häufigsten verwendete Vektorform ist. Die Erfindung soll jedoch auch andere Expressionsvektorformen, wie virale Vektoren, die ähnliche Funktionen ausüben, umfassen. Ferner soll der Begriff Vektor auch andere Vektoren, die dem Fachmann bekannt sind, wie Phagen, Viren, wie SV40, CMV, TMV, Transposons, IS-Elemente, Phasmide, Phagemide, Cosmide, lineare oder zirkuläre DNA, umfassen.The expression cassettes can be used in principle directly for introduction into the plant or else be introduced into a vector. As used herein, the term "vector" refers to a nucleic acid molecule that can transport another nucleic acid to which it is attached. One type of vector is a "plasmid," which is a circular double-stranded DNA loop into which additional DNA segments can be ligated. Another type of vector is a viral vector, where additional DNA segments can be ligated into the viral genome. Certain vectors may autonomously replicate in a host cell into which they have been introduced (eg bacterial vectors of bacterial origin of replication). Other vectors are advantageously integrated into the genome of a host cell upon introduction into the host cell and thereby replicated together with the host genome. In addition, certain vectors may direct the expression of genes to which they are operably linked. These vectors are referred to herein as "expression vectors". Usually, expression vectors suitable for recombinant DNA techniques are in the form of plasmids. In the present specification, "plasmid" and "vector" can be used interchangeably because the plasmid is the most commonly used vector form. However, the invention is intended to encompass other forms of expression vectors, such as viral vectors that perform similar functions. Furthermore, the term vector is also intended to mean other vectors known to the person skilled in the art, such as phages, viruses, such as SV40, CMV, TMV, transposons, IS elements, phasmids, phagemids, Cosmids, linear or circular DNA.

Die im Verfahren vorteilhaft verwendeten rekombinanten Expressionsvektoren umfassen die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen oder das beschriebene Genkonstrukt in einer Form, die sich zur Expression der verwendeten Nukleinsäuren in einer Wirtszelle eignen, was bedeutet, dass die rekombinanten Expressionsvektoren eine oder mehrere Regulationssequenzen, ausgewählt auf der Basis der zur Expression zu verwendenden Wirtszellen, die mit der zu exprimierenden Nukleinsäuresequenz funktionsfähig verbunden ist, umfassen. In einem rekombinanten Expressionsvektor bedeutet "funktionsfähig verbunden", dass die Nukleotid- sequenz von Interesse derart an die Regulationssequenz(en) gebunden ist, dass die Expression der Nukleotidsequenz möglich ist und sie aneinander gebunden sind, so dass beide Sequenzen die vorhergesagte, der Sequenz zugeschriebene Funktion erfüllen (z.B. in einem In- vitro Transkriptions-/Translationssystem oder in einer Wirtszelle, wenn der Vektor in die Wirtszelle eingebracht wird). Der Begriff "Regulationssequenz" soll Promotoren, Enhancer und andere Expressionskontrollelemente (z.B. Polyadenylierungssignale) umfassen. Diese Regulationssequenzen sind z.B. beschrieben in Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990), oder siehe: Gruber und Crosby, in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechno lgy, CRC Press, Boca Raton, Florida, Hrsgb.: Glick und Thompson, Kapitel 7, 89-108, einschließlich der Literaturstellen darin. Regulations- Sequenzen umfassen solche, welche die konstitutive Expression einer Nukleotidsequenz in vielen Wirtszelltypen steuern, und solche, welche die direkte Expression der Nukleotidsequenz nur in bestimmten Wirtszellen unter bestimmten Bedingungen steuern. Der Fachmann weiß, dass die Gestaltung des Expressionsvektors von Faktoren, wie der Auswahl der zu transformierenden Wirtszelle, dem Ausmaß der Expression des gewünschten Proteins usw., abhängen kann. Die verwendeten rekombinanten Expressionsvektoren können zur Expression der im Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen in prokaryotischen oder eukaryotischen Zellen gestaltet sein. Dies ist vorteilhaft, da häufig Zwischenschritte der Vektorkonstruktion der Einfachheit halber in Mikroorganismen durchgeführt werden. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Gene und andere Gene des Fettsäure- und Lipidstoffwechsels in bakteriellen Zellen, Insektenzellen (unter Verwendung von Baculovirus-Expressionsvektoren), Hefe- und anderen Pilzzellen (siehe Romanos, M.A., et al. (1992) "Foreign gene expression in yeast: a review", Yeast 8:423- 488; van den Hondel, C.A.M.J.J., et al. (1991) "Heterologous gene expression in filamentous fungi", in: More Gene Manipulations in Fungi, J.W. Bennet & L. L. Lasure, Hrsgb., S. 396-428: Academic Press: San Diego; und van den Hondel, C.A.M.J.J., & Punt, PJ. (1991) "Gene transfer Systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, Peberdy, J. F., et al., Hrsgb., S. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge), Algen (Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology.1 , 3:239-251), Ciliaten der Typen: Holotrichia, Peritrichia, Spirotrichia, Suctoria, Tetrahymena, Paramecium, Colpidium, Glaucoma, Platyophrya, Potomacus, Desaturaseudocohnilembus, Euplotes, Engelmanieila und Stylonychia, insbesondere der Gattung Stylonychia lemnae, mit Vektoren nach einem Transformationsverfahren, wie beschrieben in WO 98/01572, sowie bevorzugt in Zellen vielzelliger Pflanzen (siehe Schmidt, R. und Willmitzer, L. (1988) "High efficiency Agrobacterium tumefaciens-mediatedtransformation of Arabidopsis thaliana leaf and cotyledon explants" Plant Cell Rep.:583-586; Plant Molecular Biology and Biotechnology, C Press, Boca Raton, Florida, Kapitel 6/7, S.71-119 (1993); F.F. White, B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Bd. 1 , Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press (1993), 128-43; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225 (und darin zitierte Literaturstellen)) exprimiert werden. Geeignete Wirtszellen werden ferner erörtert in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Der rekombinante Expressionsvektor kann alternativ, zum Beispiel unter Verwendung von T7- Promotor-Regulationssequenzen und T7-Polymerase, in vitro transkribiert und translatiert werden.The recombinant expression vectors advantageously used in the method comprise the nucleic acid sequences or the described gene construct used in the method in a form suitable for expression of the nucleic acids used in a host cell, which means that the recombinant expression vectors comprise one or more regulatory sequences selected on the basis of For expression to be used host cells, which is operably linked to the nucleic acid sequence to be expressed include. In a recombinant expression vector, "operably linked" means that the nucleotide sequence of interest is bound to the regulatory sequence (s) such that expression of the nucleotide sequence is possible and they are linked to each other such that both sequences correspond to the predicted sequences attributed to the sequence Function (eg in an in vitro transcription / translation system or in a host cell when the vector is introduced into the host cell). The term "regulatory sequence" is intended to include promoters, enhancers, and other expression control elements (eg, polyadenylation signals). These regulatory sequences are described, for example, in Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990), or see: Gruber and Crosby, in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, CRC Press, Boca Raton, Florida, Ed .: Glick and Thompson, chapter 7, 89-108, including references therein. Regulation sequences include those that direct the constitutive expression of a nucleotide sequence in many types of host cells and those that direct the direct expression of the nucleotide sequence only in certain host cells under certain conditions. One skilled in the art will appreciate that the design of the expression vector may depend on factors such as the selection of the host cell to be transformed, the level of expression of the desired protein, etc. The recombinant expression vectors used may be designed to express the nucleic acid sequences used in the method in prokaryotic or eukaryotic cells. This is advantageous since intermediate steps of the vector construction are often carried out in microorganisms for the sake of simplicity. For example, the genes of the invention and other genes of fatty acid and lipid metabolism can be expressed in bacterial cells, insect cells (using baculovirus expression vectors), yeast and other fungal cells (see Romanos, MA, et al., 1992, Foreign gene expression in yeast : a review ", Yeast 8: 423-488; van den Hondel, CAMJJ, et al. (1991)" Heterologous gene expression in filamentous fungi ", in: More Gene Manipulations in Fungi, JW Bennet & LL Lasure, eds. Pp. 396-428: Academic Press: San Diego, and van den Hondel, CAMJJ, & Punt, PJ. (1991) Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in Applied Molecular Genetics of Fungi, Peberdy, JF. et al., eds. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge), algae (Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology.1, 3: 239-251), ciliates of the types: holotrichia, peritrichia, spirotrichia , Suctoria, Tetrahymena, Paramecium, Colpidium, Glaucoma, Platyophrya, Potomacus, Desaturaseudocohnilembus, Eupl otes, Engelmanieila and Stylonychia, in particular of the genus Stylonychia lemnae, with vectors according to a transformation method as described in WO 98/01572, and preferably in cells of multicellular plants (see Schmidt, R. and Willmitzer, L. (1988) "High efficiency Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Arabidopsis thaliana leaf and cotyledon explants "Plant Cell Rep. 583-586; Plant Molecular Biology and Biotechnology, C Press, Boca Raton, Florida, Chapter 6/7, pp. 71-119 (1993); FF White, B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds .: Kung and R. Wu, Academic Press (1993), 128-43; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225 (and references cited therein). Suitable host cells are further discussed in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Of the Alternatively, recombinant expression vector may be transcribed and translated in vitro using, for example, T7 promoter regulatory sequences and T7 polymerase.

Die Expression von Proteinen in Prokaryoten erfolgt meist mit Vektoren, die konstitutive oder induzierbare Promotoren enthalten, welche die Expression von Fusions- oder nicht-Fusionsproteinen steuern. Typische Fusions-Expressionsvektoren sind u.a. pGEX (Pharmacia Biotech Ine; Smith, D.B., und Johnson, K.S. (1988) Gene 67:31- 40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) und pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), bei denen Glutathion-S-Transferase (GST), Maltose E-bindendes Protein bzw. Protein A an das rekombinante Zielprotein fusioniert wird.The expression of proteins in prokaryotes is usually done with vectors containing constitutive or inducible promoters which direct the expression of fusion or non-fusion proteins. Typical fusion expression vectors include i.a. pGEX (Pharmacia Biotech Inc., Smith, DB, and Johnson, KS (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), in which glutathione-S Transferase (GST), maltose E-binding protein or protein A is fused to the recombinant target protein.

Beispiele für geeignete induzierbare nicht-Fusions-E. coli-Expressionsvektoren sind u.a. pTrc (Amann et al. (1988) Gene 69:301-315) und pET 1 Id (Studier et al, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Kalifornien (1990) 60- 89). Die Zielgenexpression vom pTrc-Vektor beruht auf der Transkription durch Wirts-RNA- Polymerase von einem Hybrid-trp-lac-Fusionspromotor. Die Zielgenexpression aus dem pET 1 Id- Vektor beruht auf der Transkription von einem T7-gnlO-lac-Fusions-Promotor, die von einer coexprimierten viralen RNA-Polymerase (T7 gnl ) vermittelt wird. Diese virale Polymerase wird in den Wirtsstämmen BL21 (DE3) oder HMS 174 (DE3) von einem residenten [lambda]-Examples of suitable inducible non-fusion E. coli expression vectors are i.a. pTrc (Amann et al., (1988) Gene 69: 301-315) and pET Id (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 60-89). Target gene expression from the pTrc vector is based on transcription by host RNA polymerase from a hybrid trp-lac fusion promoter. Target gene expression from the pET 1 Id vector is based on transcription from a T7 gn10-lac fusion promoter mediated by a coexpressed viral RNA polymerase (T7 gnl). This viral polymerase is produced in the host strains BL21 (DE3) or HMS 174 (DE3) by a resident [lambda]

Prophagen bereitgestellt, der ein T7 gnl -Gen unter der Transkriptionskontrolle des lacUV 5- Promotors birgt. Andere in prokaryotischen Organismen geeignete Vektoren sind dem Fachmann bekannt, diese Vektoren sind beispielsweise in E. coli pLG338, pACYC184, die pBRReihe, wie pBR322, die pUC-Reihe, wie pUC18 oder pUC19, die Ml 13mp-Reihe, pKC30, pRep4, pHSl , pHS2, PPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, plN-111113-Bl , γgtl 1 or pBdCI, in Streptomyces plJlOl , plJ364, plJ702 oder plJ361 , in Bacillus pUBl 10, pC194 oder pBD214, in Coryne- bacterium pSA77 oder pAJ667. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Expressionsvektor ein Hefe -Expressionsvektor. Beispiele für Vektoren zur Expression in der Hefe S. cerevisiae umfassen pYeDesaturased (Baldari et al. (1987) Embo J. 6:229-234), pMFa (Kurjan und Herskowitz (1982) Cell 30:933-943), pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54:113-123) sowie pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA). Vektoren und Verfahren zur Konstruktion von Vektoren, die sich zur Verwendung in anderen Pilzen, wie den filamentösen Pilzen, eignen, umfassen diejenigen, die eingehend beschrieben sind in: van den Hondel, C.A.M.J. J., & Punt, PJ. (1991) "Gene transfer Systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of fungi, J. F. Peberdy et al., Hrsgb., S. 1-28, Cambridge Univers ity Press: Cambridge, oder in: More Gene Manipulations in Fungi [J.W. Bennet & L. L. Lasure, Hrsgb., S. 396-428: Academic Press: San Diego]. Weitere geeignete Hefevektoren sind beispielsweise pAG-1, YEp6, YEpI 3 oder PEMBLYe23.Prophagen provided a T7 gnl gene under the transcriptional control of the lacUV 5 promoter. Other suitable vectors in prokaryotic organisms are known to those skilled in the art, these vectors are, for example, in E. coli pLG338, pACYC184, the pBR series, such as pBR322, the pUC series, such as pUC18 or pUC19, the Ml 13mp series, pKC30, pRep4, pHSl , pHS2, P PLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pN-111113-Bl, γgtl 1 or pBdCI, in Streptomyces pIJ101, pI364, pIJ702 or pIJ361, in Bacillus pUB10, pC194 or pBD214, in Corynebacterium pSA77 or pAJ667. In another embodiment, the expression vector is a yeast expression vector. Examples of vectors for expression in the yeast S. cerevisiae include pYeDesaturased (Baldari et al. (1987) Embo J. 6: 229-234), pMFa (Kurjan and Herskowitz (1982) Cell 30: 933-943), pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54: 113-123) and pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA). Vectors and methods for constructing vectors suitable for use in other fungi, such as filamentous fungi, include those described in detail in: van den Hondel, CAMJJ, & Punt, PJ. (1991) Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, Applied Molecular Genetics of Fungi, JF Peberdy et al., Eds., Pp. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge, or in: More Gene Manipulations in Fungi [JW Bennet & LL Lasure, Eds., pp. 396-428: Academic Press: San Diego] Other suitable yeast vectors are, for example, pAG-1, YEp6, YEpI 3 or P EMBLYe23.

Alternativ können die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen in Insektenzellen unter Verwendung von Baculovirus-Expressionsvektoren exprimiert werden. Baculovirus-Vektoren, die zur Expression von Proteinen in gezüchteten Insektenzellen (z.B. Sf9- Zellen) verfügbar sind, umfassen die pAc-Reihe (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) und die pVL-Reihe (Lucklow und Summers (1989) Virology 170: 31-39).Alternatively, the nucleic acid sequences used in the method of the invention can be expressed in insect cells using baculovirus expression vectors. Baculovirus vectors available for expression of proteins in cultured insect cells (eg, Sf9 cells) include the pAc series (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol. 3: 2156-2165) and the pVL series (Lucklow and Summers (1989) Virology 170: 31-39).

Die oben genannten Vektoren bieten nur einen kleinen Überblick über mögliche geeignete Vektoren. Weitere Plasmide sind dem Fachmann bekannt und sind zum Beispiel beschrieben in: Cloning Vectors (Hrsgb. Pouwels, P. H., et al., Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985, ISBN 0 444 904018). Weitere geeignete Expressionssysteme für prokaryotische und eukaryotische Zellen siehe in den Kapiteln 16 und 17 von Sambrook, J., Fritsch, E. F., und Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. Auflage, CoId Spring Harbor Laboratory, CoId Spring Harbor Laboratory Press, CoId Spring Harbor, NY, 1989.The above vectors provide only a brief overview of possible suitable vectors. Other plasmids are known to the person skilled in the art and are described, for example, in: Cloning Vectors (Eds. Pouwels, PH, et al., Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985, ISBN 0 444 904018). For other suitable expression systems for prokaryotic and eukaryotic cells, see chapters 16 and 17 of Sambrook, J., Fritsch, EF, and Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed., CoId Spring Harbor Laboratory, Col. Spring Harbor Laboratory Press, Col. Spring Harbor, NY, 1989.

Auch können die im Verfahren verwendeten Gene in einzelligen Pflanzenzellen (wie Algen), siehe Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1 (3):239-251 und darin zitierte Literaturangaben, und Pfianzenzellen aus höheren Pflanzen (z.B. Spermatophyten, wie Feldfrüchten) exprimiert werden. Beispiele für Pflanzen-Expressionsvektoren umfassen solche, die eingehend beschrieben sind in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J., und Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left border", Plant Mol. Biol. 20:1195- 1197; und Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant trans- formation", Nucl. Acids Res. 12:8711-8721; Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press, 1993, S. 15-38.Also, the genes used in the method can be found in unicellular plant cells (such as algae), see Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1 (3): 239-251 and references cited therein, and higher plant pesticides (eg, spermatophytes, such as crops). are expressed. Examples of plant expression vectors include those described in detail in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J., and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left Border ", Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197; and Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12: 8711-8721; Vectors for Gene Transfer to Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, eds .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, pp. 15-38.

Eine Pflanzen-Expressionskassette enthält vorzugsweise Regulationssequenzen, welche die Genexpression in Pfianzenzellen steuern können und funktionsfähig verbunden sind, so dass jede Sequenz ihre Funktion, wie Termination der Transkription, erfüllen kann, beispielsweise Polyadenylierungssignale. Bevorzugte Polyadenylierungssignale sind diejenigen, die aus Agrobacterium tumefaciens-T-DNA stammen, wie das als Octopinsynthase bekannte Gen 3 des Ti-Plasmids pTiACH[delta] (Gielen et al. (1984) EMBO J. 3: 835ff.) oder funktionelle Äquivalente davon, aber auch alle anderen in Pflanzen funktionell aktiven Terminatoren sind geeignet.A plant expression cassette preferably contains regulatory sequences that can control gene expression in clones and are operably linked so that each sequence can fulfill its function, such as termination of transcription, for example, polyadenylation signals. Preferred polyadenylation signals are those derived from Agrobacterium tumefaciens T-DNA, such as the gene 3 of the Ti plasmid pTiACH [delta] known as octopine synthase (Gielen et al. (1984) EMBO J. 3: 835ff.) Or functional equivalents thereof , but also all other terminators functionally active in plants are suitable.

Da die Pflanzengenexpression sehr oft nicht auf Transkriptionsebene beschränkt ist, enthält eine Pflanzen-Expressionskassette vorzugsweise andere funktionsfähig verbunden Sequenzen, wie Translationsenhancer, beispielsweise die Overdrive-Sequenz, welche die 5'-untranslatierte Leader-Sequenz aus Tabakmosaikvirus, die das Protein/RNA- Verhältnis erhöht, enthält (Gallie et al. (1987) Nucl. Acids Research 15:8693-8711).Since plant gene expression is very often not limited to the level of transcription, a plant expression cassette preferably contains other operably linked sequences, such as Translational enhancers, such as the overdrive sequence, which contains the 5'-untranslated tobacco mosaic virus leader sequence which increases the protein / RNA ratio (Gallie et al., (1987) Nucl. Acids Research 15: 8693-8711).

Das inserierte Gen muss wie oben beschrieben funktionsfähig mit einem geeigneten Promotor verbunden sein, der die Genexpression aufrechtzeitige, zell- oder gewebespezifische Weise durchführt. Nutzbare Promotoren sind konstitutive Promotoren (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), wie diejenigen, die von Pflanzenviren stammen, wie 35S CaMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (siehe auch US 5,352,605 und WO 84/02913) oder Pfianzen- promotoren, wie der in US 4,962,028 beschriebene der kleinen Untereinheit der Rubisco.The inserted gene, as described above, must be operably linked to a suitable promoter that performs gene expression in an upright, cell or tissue-specific manner. Useful promoters are constitutive promoters (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), such as those derived from plant viruses, such as 35S CaMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (see also US 5,352,605 and WO 84/02913) or plant promoters, such as the Rubisco small subunit described in US 4,962,028.

Andere bevorzugte Sequenzen für die Verwendung zur funktionsfähigen Verbindung in Pflanzengenexpressions-Kassetten sind Targeting-Sequenzen, die zur Steuerung des Genproduktes in sein entsprechendes Zellkompartiment notwendig sind (siehe eine Übersicht in Kermode, Crit. Rev. Plant Sei. 15, 4 (1996) 285-423 und darin zitierte Literaturstellen), beispielsweise in die Vakuole, den Zellkern, alle Arten von Piastiden, wie Amyloplasten, Chloroplasten, Chromoplasten, den extrazellulären Raum, die Mitochondrien, das Endoplasmatische Retikulum, Ölkörper, Peroxisomen und andere Kompartimente von Pflanzenzellen.Other preferred sequences for use in the functional compound in plant gene expression cassettes are targeting sequences necessary to direct the gene product into its corresponding cell compartment (see review in Kermode, Crit., Plant, 15, 4 (1996) 285) -423 and references cited therein), for example to the vacuole, the nucleus, all types of plastids such as amyloplasts, chloroplasts, chromoplasts, extracellular space, mitochondria, endoplasmic reticulum, oil bodies, peroxisomes and other compartments of plant cells.

Die Pfianzengenexpression lässt sich auch wie oben beschrieben über einen chemisch induzierbaren Promotor erleichtern (siehe eine Übersicht in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48:89-108). Chemisch induzierbare Promotoren eignen sich besonders, wenn gewünscht wird, dass die Genexpression auf zeitspezifische Weise erfolgt. Beispiele für solche Promotoren sind ein Salicylsäure-induzierbarer Promotor (WO 95/19443), ein Tetracyclin- induzierbarer Promotor (Gatz et al. (1992) Plant J. 2: 397-404) und ein Ethanol-induzierbarer Promotor. Auch Promotoren, die auf biotische oder abiotische Stressbedingungen reagieren, sind geeignete Promo toren, beispielsweise der pathogeninduzierte PRPl -Gen-Promotor (Ward et al. (1993) Plant. Mol. Biol. 22: 361-366), der hitzeinduzierbare hsp80- Promotor aus Tomate (US 5,187,267), der kälteinduzierbare Alpha-Amylase-Promotor aus Kartoffel (WO 96/12814) oder der durch Wunden induzierbare pinll-Promotor (EP-A-O 375 091).The plant gene expression can also be facilitated as described above via a chemically inducible promoter (see a review in Gatz 1997, Annu Rev. Plant Physiol Plant Mol. Biol., 48: 89-108). Chemically inducible promoters are particularly useful when it is desired that gene expression be in a time-specific manner. Examples of such promoters are a salicylic acid-inducible promoter (WO 95/19443), a tetracycline Inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2: 397-404) and an ethanol-inducible promoter. Promoters which respond to biotic or abiotic stress conditions are also suitable promoters, for example the pathogen-induced PRPl gene promoter (Ward et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 361-366), the heat-inducible hsp80 promoter from tomato (US Pat. No. 5,187,267), the potato-alpha-amylase-inducible promoter (WO 96/12814) or the wound-inducible pinII promoter (EP-A-0 375 091).

Es sind insbesondere solche Promotoren bevorzugt, welche die Genexpression in Geweben und Organen herbeiführen, in denen die Fettsäure-, Lipid- und Ölbiosynthese stattfindet, in Samen- zellen, wie den Zellen des Endosperms und des sich entwickelnden Embryos. GeeigneteIn particular, those promoters which induce gene expression in tissues and organs in which fatty acid, lipid and oil biosynthesis take place are preferred in seed cells such as the cells of the endosperm and the developing embryo. suitable

Promotoren sind der Napingen-Promotor aus Raps (US 5,608,152), der USP-Promotor aus Vicia faba (Baeumlein et al. (1991) Mol Gen Genet, 225 (3): 459-67), der Oleosin-Promotor aus Arabidopsis (WO 98/45461), der Phaseolin-Promotor aus Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), der Bce4-Promotor aus Brassica (WO 91/13980) oder der Legumin-B4-Promotor (LeB4; Baeumlein et al. (1992) Plant Journal 2 (2):233-9) sowie Promotoren, welche die samenspezifische Expression in Monokotyledonen-Pfianzen, wie Mais, Gerste, Weizen, Roggen, Reis usw. herbeiführen. Geeignete beachtenswerte Promotoren sind der lpt2- oder lpt1 -Gen -Promo tor aus Gerste (WO 95/15389 und WO 95/23230) oder die in WO 99/16890 beschriebenen (Promotoren aus dem Gersten-Hordein-Gen, dem Reis-Glutelin-Gen, dem Reis-Oryzin-Gen, dem Reis- Prolamin-Gen, dem Weizen-Gliadin-Gen, WeizenGlutelin-Gen, dem Mais-Zein-Gen, dem Hafer- Glutelin-Gen, dem Sorghum-KasirinGen, dem Roggen-Secalin-Gen).Promoters are the rapeseed napkin promoter (US 5,608,152), the Vicia faba USP promoter (Baeumlein et al (1991) Mol Gen Genet, 225 (3): 459-67), the Arabidopsis oleosin promoter (WO 98/45461), the phaseolin promoter from Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), the Brassica Bce4 promoter (WO 91/13980) or the legumin B4 promoter (LeB4; Baeumlein et al. (1992) Plant Journal 2 (1992); 2): 233-9) as well as promoters which induce seed-specific expression in monocotyledonous plants such as maize, barley, wheat, rye, rice and the like. Suitable noteworthy promoters are the lpt2 or lpt1 gene promoter from barley (WO 95/15389 and WO 95/23230) or the promoters described in WO 99/16890 from the barley hordein gene, the rice glutelinase. Gene, rice oryzine gene, rice prolamin gene, wheat gliadin gene, wheat glutelin gene, corn zein gene, oat glutelin gene, sorghum kasirin gene, rye secalin -Gene).

Insbesondere kann die multiparallele Expression der im Verfahren verwendeten Nuklein- säuresequenzen gewünscht sein. Die Einführung solcher Expressionskassetten kann über eine simultane Transformation mehrerer einzelner Expressionskonstrukte erfolgen oder bevorzugt durch Kombination mehrerer Expressionskassetten auf einem Konstrukt. Auch können mehrere Vektoren mit jeweils mehreren Expressionskassetten transformiert und auf die Wirtszelle übertragen werden.In particular, the multiparallel expression of the nucleic acid sequences used in the method may be desired. The introduction of such expression cassettes can be carried out or preferred via a simultaneous transformation of a plurality of individual expression constructs by combining several expression cassettes on a construct. It is also possible to transform a plurality of vectors each having a plurality of expression cassettes and to transfer them to the host cell.

Ebenfalls besonders geeignet sind Promotoren, welche die plastidenspezifische Expression herbeiführen, da Piastiden das Kompartiment sind, in dem die Vorläufer sowie einige Endprodukte der Lipidbiosynthese synthetisiert werden. Geeignete Promotoren, wie der virale RNA- Polymerase-Promotor, sind beschrieben in WO 95/16783 und WO 97/06250, und der clpP- Promotor aus Arabidopsis, beschrieben in WO 99/46394.Also particularly suitable are promoters which induce plastid-specific expression, since plastids are the compartment in which the precursors as well as some end products of lipid biosynthesis are synthesized. Suitable promoters, such as the viral RNA polymerase promoter, are described in WO 95/16783 and WO 97/06250, and the Arabidopsis clpP promoter described in WO 99/46394.

Vektor-DNA lässt sich in prokaryotische oder eukaryotische Zellen über herkömmliche Transformations- oder Transfektionstechniken einbringen. Die Begriffe "Transformation" und "Transfektion", Konjugation und Transduktion, wie hier verwendet, sollen eine Vielzahl von im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Einbringen fremder Nukleinsäure (z.B. DNA) in eine Wirtszelle, einschließlich Calciumphosphat- oder Calciumchlorid-Copräzipitation, DEAE- Dextran-vermittelte Transfektion, Lipofektion, natürliche Kompetenz, chemisch vermittelter Transfer, Elektroporation oder Teilchenbeschuss, umfassen. Geeignete Verfahren zur Transformation oder Transfektion von Wirtszellen, einschließlich Pflanzenzellen, lassen sich finden in Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual., 2. Aufl., CoId Spring Harbor Laboratory, CoId Spring Harbor Laboratory Press, CoId Spring Harbor, NY, 1989) und anderen Labor-Handbüchern, wie Methods in Molecular Biology, 1995, Bd. 44, Agrobacterium protocols, Hrsgb: Gartland und Davey, Humana Press, Totowa, New Jersey.Vector DNA can be introduced into prokaryotic or eukaryotic cells via conventional transformation or transfection techniques. As used herein, the terms "transformation" and "transfection", conjugation and transduction are intended to encompass a variety of methods known in the art for introducing foreign nucleic acid (eg DNA) into a host cell, including calcium phosphate or calcium chloride coprecipitation, DEAE- Dextran-mediated transfection, lipofection, natural competence, chemically mediated transfer, electroporation or particle bombardment. Suitable methods for transforming or transfecting host cells, including plant cells, can be found in Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., CoId Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ColD Spring Harbor, NY, 1989) and other laboratory manuals, such as Methods in Molecular Biology, 1995, Vol. 44 , Agrobacterium protocols, Eds: Gartland and Davey, Humana Press, Totowa, New Jersey.

Der Begriff "Nukleinsäure(molekül)", wie hier verwendet, umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsform zudem die am 3'- und am 5'-Ende des kodierenden Genbereichs gelegene untranslatierte Sequenz: mindestens 500, bevorzugt 200, besonders bevorzugt 100 Nukleotide der Sequenz stromaufwärts des 5'-Endes des kodierenden Bereichs und mindestens 100, bevorzugt 50, besonders bevorzugt 20 Nukleotide der Sequenz stromabwärts des 3'-Endes des kodierenden Genbereichs. Ein "isoliertes" Nukleinsäuremolekül wird von anderen Nukleinsäuremolekülen abgetrennt, die in der natürlichen Quelle der Nukleinsäure vorliegen. Eine "isolierte"The term "nucleic acid (molecule)" as used herein also includes, in an advantageous embodiment, those located at the 3 'and 5' ends of the coding gene region untranslated sequence: at least 500, preferably 200, more preferably 100 nucleotides of the sequence upstream of the 5 'end of the coding region and at least 100, preferably 50, more preferably 20 nucleotides of the sequence downstream of the 3' end of the coding gene region. An "isolated" nucleic acid molecule is separated from other nucleic acid molecules present in the natural source of the nucleic acid. An "isolated"

Nukleinsäure hat vorzugsweise keine Sequenzen, welche die Nukleinsäure in der genomischen DNA des Organismus, aus dem die Nukleinsäure stammt, natürlicherweise flankieren (z.B. Sequenzen, die sich an den 5'- und 3'-Enden der Nukleinsäure befinden). Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das isolierte Nukleinsäuremolekül zum Beispiel weniger als etwa 5 kb, 4 kb, 3 kb, 2 kb, 1 kb, 0,5 kb oder 0,1 kb an Nukleotidsequenzen enthalten, die natürlicherweise das Nukleinsäuremolekül in der genomischen DNA der Zelle, aus der die Nukleinsäure stammt, flankieren.Nucleic acid preferably does not have sequences that naturally flank the nucleic acid in the genomic DNA of the organism from which the nucleic acid is derived (e.g., sequences located at the 5 'and 3' ends of the nucleic acid). For example, in various embodiments, the isolated nucleic acid molecule may contain less than about 5 kb, 4 kb, 3 kb, 2 kb, 1 kb, 0.5 kb or 0.1 kb of nucleotide sequences that naturally comprise the nucleic acid molecule in the genomic DNA of the cell from which the nucleic acid is derived flank.

Die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuremoleküle, z.B. ein Nukleinsäuremolekül mit einer Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 oder eines Teils davon, kann unter Verwendung molekularbiologischer Standardtechniken und der hier bereitgestellten Sequenzinformation isoliert werden. Auch kann mit Hilfe von Vergleichsalgorithmen beispielsweise eine homologe Sequenz oder homologe, konservierte Sequenzbereiche auf DNA- oder Aminosäureebene identifiziert werden. Diese können als Hybridisierungssonde in Standard-Hybridi- sierungstechniken (wie z.B. beschrieben in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2. Aufl., CoId Spring Harbor Laboratory, CoId Spring Harbor Laboratory Press, CoId Spring Harbor, NY, 1989) zur Isolierung weiterer im Verfahren nützlicher Nukleinsäure - sequenzen verwendet werden. Überdies lässt sich ein Nukleinsäuremolekül, umfassend eine vollständige Sequenz der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 oder einen Teil davon, durch Polymerasekettenreaktion isolieren, wobei Oligonukleotidprimer auf der Basis dieser Sequenz oder von Teilen davon verwendet werden (z.B. kann ein Nukleinsäuremolekül, umfassend die vollständige Sequenz oder einen Teil davon, durch Polymerasekettenreaktion unter Verwendung von Oligonukleotidprimern isoliert werden, die auf der Basis dieser gleichen Sequenz erstellt worden sind). Zum Beispiel lässt sich mRNA aus Zellen isolieren (z.B. durch das Guanidinium- thiocyanat-Extraktionsverfahren von Chirgwin et al. (1979) Biochemistry 18:5294-5299) und cDNA mittels Reverser Transkriptase (z.B. Moloney-MLV-Reverse-Transkriptase, erhältlich von Gibco/BRL, Bethesda, MD, oder AMV-ReverseTranskriptase, erhältlich von Seikagaku America, Inc., St. Petersburg, FL) herstellen. Synthetische Oligonukleotidprimer zur Amplifizierung mittels Polymerasekettenreaktion lassen sich auf der Basis einer der in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 gezeigten Sequenzen oder mit Hilfe der in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO : 4 dargestellten Aminosäuresequenzen erstellen. Eine erfindungsgemäße Nukleinsäure kann unter Verwendung von cDNA oder alternativ von genomischer DNA als Matrize und geeigneten Oligonukleotidprimern gemäß Standard-PCR-Amplifikationstechniken amplifiziert werden. Die so amplifizierte Nukleinsäure kann in einen geeigneten Vektor kloniert werden und mittels DNA-Sequenzanalyse charakterisiert werden. Oligonukleotide, die einer Desaturase- Nukleotidsequenz entsprechen, können durch Standard-Syntheseverfahren, beispielsweise mit einem automatischen DNA-Synthesegerät, hergestellt werden.The nucleic acid molecules used in the method, eg, a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a part thereof, can be isolated using standard molecular biology techniques and the sequence information provided herein. It is also possible with the aid of comparative algorithms to identify, for example, a homologous sequence or homologous, conserved sequence regions at the DNA or amino acid level. These can be used as hybridization probes in standard hybridization techniques (such as described in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., CoId Spring Harbor Laboratory, Col. Spring Harbor Laboratory Press, ColD Spring Harbor, NY, 1989 ) can be used to isolate further nucleic acid sequences useful in the method. Moreover, a nucleic acid molecule comprising a complete sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a part thereof can be isolated by polymerase chain reaction, wherein oligonucleotide primers based on this sequence or parts thereof (eg, a nucleic acid molecule comprising the complete sequence or a portion thereof can be isolated by polymerase chain reaction using oligonucleotide primers prepared on the basis of this same sequence). For example, mRNA can be isolated from cells (eg, by the guanidinium thiocyanate extraction method of Chirgwin et al., (1979) Biochemistry 18: 5294-5299) and cDNA by reverse transcriptase (eg, Moloney MLV reverse transcriptase, available from Gibco / BRL, Bethesda, MD, or AMV Reverse Transcriptase, available from Seikagaku America, Inc., St. Petersburg, FL). Synthetic oligonucleotide primers for polymerase chain reaction amplification can be prepared on the basis of one of the sequences shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or with the aid of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. A nucleic acid of the invention may be amplified using cDNA or alternatively genomic DNA as a template and suitable oligonucleotide primers according to standard PCR amplification techniques. The thus amplified nucleic acid can be cloned into a suitable vector and characterized by DNA sequence analysis. Oligonucleotides corresponding to a desaturase nucleotide sequence may be prepared by standard synthetic methods, for example, with an automated DNA synthesizer.

Homologe der verwendeten Desaturase-Nukleinsäuresequenzen mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 bedeutet beispielsweise allelische Varianten mit mindestens 67 %, 68 % oder 69 %, bevorzugt mindestens etwa 70 %, 74 %, 78 %, 80 % oder 84 %, stärker bevorzugt mindestens etwa 85 %, 86 %, 87 %, 88 %, 89 % oder 90 % und am stärksten bevorzugt mindestens 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 % oder mehr Identität bzw. Homologie zu einer in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 gezeigten Nukleotidsequenzen oder ihren Homologen, Derivaten oder Analoga oder Teilen davon. Weiterhin sind isolierte Nuklein- säuremoleküle einer Nukleotidsequenz, die an eine der in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 gezeigten Nukleotidsequenzen oder einen Teil davon hybridisieren, z.B. unter stringenten Bedingungen hybridisiert. Unter einem Teil gemäß der Erfindung ist dabei zu verstehen, dass mindestens 25 Basenpaare (= bp), 50 bp, 75 bp, 100 bp, 125 bp oder 150 bp, bevorzugt mindestens 175 bp, 200 bp, 225 bp, 250 bp, 275 bp oder 300 bp, besonders bevorzugt 350 bp, 400 bp, 450 bp, 500 bp oder mehr Basenpaare für die Hybridisierung verwendet werden. Es kann auch vorteilhaft die Gesamtsequenz verwendet werden. Allelische Varianten umfassen insbesondere funktionelle Varianten, die sich durch Deletion, Insertion oder Substitution von Nukleotiden aus/in der in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 dargestellten Sequenz erhalten lassen, wobei aber die Absicht ist, dass die Enzymaktivität der davon herrührenden synthetisierten Proteine für die Insertion eines oder mehrerer Gene vorteilhafterweise beibehalten wird. Proteine, die noch die enzymatische Aktivität der Δ-6-Desaturase oder Δ-5-Desaturase besitzen, das heißt deren Aktivität im wesentlichen nicht reduziert ist, bedeutet Proteine mit mindestens 10 %, vorzugsweise 20 %, besonders bevorzugt 30 %, ganz besonders bevorzugt 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % der ursprünglichen Enzymaktivität, verglichen mit dem durch SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 kodierten Protein.Homologs of the desaturase nucleic acid sequences used having the sequence SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 means for example allelic variants with at least 67%, 68% or 69%, preferably at least about 70%, 74%, 78%, 80% or 84%, more preferably at least about 85%, 86%, 87%, 88%, 89% or 90%, and most preferably at least 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more identity or homology to a nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or their homologs, derivatives or analogs or parts thereof. Furthermore, isolated nucleic acid molecules of a nucleotide sequence which hybridize to one of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a part thereof, eg hybridized under stringent conditions. A part according to the invention is understood to mean that at least 25 base pairs (= bp), 50 bp, 75 bp, 100 bp, 125 bp or 150 bp, preferably at least 175 bp, 200 bp, 225 bp, 250 bp, 275 bp or 300 bp, more preferably 350 bp, 400 bp, 450 bp, 500 bp or more base pairs are used for the hybridization. It may also be advantageous to use the overall sequence. In particular, allelic variants include functional variants which can be obtained by deletion, insertion or substitution of nucleotides from / in the sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, but the intention is that the enzyme activity should be that of the one resulting therefrom synthesized proteins for the insertion of one or more genes is advantageously retained. Proteins which still have the enzymatic activity of Δ-6-desaturase or Δ-5-desaturase, ie whose activity is essentially not reduced, means proteins with at least 10%, preferably 20%, particularly preferably 30%, very particularly preferably 40%, 50%, 60%, 70%, 80% of the original enzyme activity compared to the protein encoded by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.

Homologen der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 bedeuten beispielsweise auch bakterielle, Pilz- und Pflanzenhomologen, verkürzte Sequenzen, einzelsträngige DNA oder RNA der kodierenden und nicht-kodierenden DNA-Sequenz.For example, homologues of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 also mean bacterial, fungal and plant homologs, truncated sequences, single-stranded DNA or RNA of the coding and non-coding DNA sequence.

Homologen der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 bedeutet auch Derivate, wie beispielsweise Promotorvarianten. Die Promotoren stromaufwärts der angegebenen Nukleotidsequenzen können durch einen oder mehrere Nukleotidaustausche, durch lnsertion(en) und/oder Deletion(en) modifiziert werden, ohne dass jedoch die Funktionalität oder Aktivität der Promotoren gestört wird. Es ist weiterhin möglich, dass die Aktivität der Promotoren durch Modifikation ihrer Sequenz erhöht ist oder dass sie vollständig durch aktivere Promotoren, sogar aus heterologen Organismen, ersetzt werden.Homologs of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 also mean derivatives, such as promoter variants. The promoters upstream of the indicated nucleotide sequences may be modified by one or more nucleotide substitutions, insertion (s) and / or deletion (s) without, however, interfering with the functionality or activity of the promoters becomes. It is also possible that the activity of the promoters is increased by modification of their sequence or that they are completely replaced by more active promoters, even from heterologous organisms.

Die vorgenannten Nukleinsäuren und Proteinmoleküle mit Δ-6-Desaturase- oder Δ-5-Desaturase- Aktivität, die am Stoffwechsel von Lipiden und Fettsäuren, PUFA-Cofaktoren und Enzymen oder am Transport lipophiler Verbindungen über Membranen beteiligt sind, werden im erfindungsgemäßen Verfahren zur Modulation der Produktion von PUFAs in transgenen Organismen vorteilhaft in Pflanzen, wie Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Sojabohne, Erdnuss, Baumwolle, Linum- Arten wie Öl- oder Faserlein, Brassica- Arten, wie Raps, Canola und Rübsen, Pfeffer, Sonnenblume, Borretsch, Nachtkerze und Tagetes, Solanacaen- Pflanzen, wie Kartoffel, Tabak, Aubergine und Tomate, Vicia- Arten, Erbse, Maniok, Alfalfa, Buschpfianzen (Kaffee, Kakao, Tee), Salix- Arten, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss) und ausdauernden Gräsern und Futterfeldfrüchten, entweder direkt (z.B. wenn die Überexpression oder Optimierung eines Fettsäurebiosynthese-Proteins einen direkten Einfiuss auf die Ausbeute,The abovementioned nucleic acids and protein molecules with Δ-6-desaturase or Δ-5-desaturase activity, which are involved in the metabolism of lipids and fatty acids, PUFA cofactors and enzymes or in the transport of lipophilic compounds via membranes, are used in the method according to the invention for modulation the production of PUFAs in transgenic organisms advantageous in plants such as maize, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, soybean, peanut, cotton, Linum species such as oil or fiber kidney, Brassica species such as rapeseed, canola and Turnip rape, pepper, sunflower, borage, evening primrose and tagetes, solanacea plants such as potato, tobacco, aubergine and tomato, vicia species, pea, manioc, alfalfa, shrimp (coffee, cocoa, tea), salix species, trees ( Oil palm, coconut) and perennial grasses and forage crops, either directly (eg, if overexpression or optimization of a fatty acid biosynthesis protein has a direct effect on the yield,

Produktion und/oder Effizienz der Produktion der Fettsäure aus modifizierten Organismen hat) verwendet und/oder können eine indirekt Auswirkung haben, die dennoch zu einer Steigerung der Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion der PUFAs oder einer Abnahme unerwünschter Verbindungen führt (z.B. wenn die Modulation des Stoffwechsels von Lipiden und Fettsäuren, Cofaktoren und Enzymen zu Veränderungen der Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion oder der Zusammensetzung der gewünschten Verbindungen innerhalb der Zellen führt, was wiederum die Produktion einer oder mehrerer Fettsäuren beeinflussen kann). Die Kombination verschiedener Vorläufermoleküle und Biosyntheseenzyme führt zur Herstellung verschiedener Fettsäuremoleküle, was eine entscheidende Auswirkung auf die Zusammensetzung der Lipide hat.Production and / or production efficiency of the fatty acid from modified organisms) and / or may have an indirect effect which nevertheless results in an increase in the yield, production and / or efficiency of the production of the PUFAs or a decrease in undesired compounds (eg modulation of the metabolism of lipids and fatty acids, cofactors and enzymes results in changes in the yield, production and / or efficiency of production or composition of the desired compounds within the cells, which in turn may affect the production of one or more fatty acids). The combination of different precursor molecules and biosynthetic enzymes leads to the production of various fatty acid molecules, which has a decisive effect on the composition of the lipids.

Besonders zur Herstellung von PUFAs, beispielsweise Stearidonsäure , Eicosapentaensäure, Arachidonsäure und Docosahexaensäure, eignen sich Brassicaceae, Boraginaceen, Primulaceen, oder Linaceen. Besonders vorteilhaft eignet sich Lein (Linum usitatissimum) zur Herstellung von PUFAS mit den erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen, bevorzugt, wie beschrieben, in Kombination mit weiteren Desaturasen und Elongasen.Particularly suitable for the production of PUFAs, for example stearidonic acid, eicosapentaenoic acid, arachidonic acid and docosahexaenoic acid, are Brassicaceae, Boraginaceae, Primulaceae, or Linaceae. Lein (Linum usitatissimum) is particularly advantageously suitable for the production of PUFAS with the nucleic acid sequences according to the invention, preferably as described, in combination with other desaturases and elongases.

Die Lipidsynthese lässt sich in zwei Abschnitte unterteilen: die Synthese von Fettsäuren und ihre Bindung an sn-Glycerin-3 -Phosphat sowie die Addition oder Modifikation einer polaren Kopfgruppe. Übliche Lipide, die in Membranen verwendet werden, umfassen Phospholipide, Glycolipide, Sphingolipide und Phosphoglyceride. Die Fettsäuresynthese beginnt mit der Umwandlung von Acetyl-Co A in Malonyl-CoA durch die Acetyl-Co A-Carboxylase oder inThe lipid synthesis can be divided into two sections: the synthesis of fatty acids and their binding to sn-glycerol-3-phosphate as well as the addition or modification of a polar head group. Common lipids used in membranes include phospholipids, glycolipids, sphingolipids and phosphoglycerides. Fatty acid synthesis begins with the conversion of acetyl-Co A into malonyl-CoA by the acetyl-Co A carboxylase or in

Acetyl-ACP durch die Acetyltransacylase. Nach einer Kondensationsreaktion bilden diese beiden Produktmoleküle zusammen Acetoacetyl-ACP, das über eine Reihe von Kondensations-, Reduktions- und Dehydratisierungsreaktionen umgewandelt wird, so dass ein gesättigtes Fettsäuremolekül mit der gewünschten Kettenlänge erhalten wird. Die Produktion der ungesättigten Fettsäuren aus diesen Molekülen wird durch spezifische Desaturasen katalysiert, und zwar entweder aerob mittels molekularem Sauerstoff oder anaerob (bezüglich der Fettsäuresynthese in Mikroorganismen siehe F. C. Neidhardt et al. (1996) E. coli und Salmonella. ASM Press: Washington, D. Cl S. 612-636 und darin enthaltene Literaturstellen; Lengeier et al. (Hrsgb.) (1999) Biology of Procaryotes. Thieme: Stuttgart, New York, und die enthaltene Literaturstellen, sowie Magnuson, K., et al. (1993) Microbiological Reviews 57:522-542 und die enthaltenen Literaturstellen). Die so hergestellten an Phospholipide gebundenen Fettsäuren müssen anschließend wieder für die weiteren Elongationen aus den Phospholipiden in den FettsäureCoA-Ester-Pool überführt werden. Dies ermöglichen Acyl-CoA:Lysophospholipid- Acyltransferasen. Weiterhin können diese Enzyme die elongierten Fettsäuren wieder von den CoA-Estem auf die Phospholipide übertragen. Diese Reaktionsabfolge kann gegebenenfalls mehrfach durchlaufen werden.Acetyl-ACP by acetyl transacylase. After a condensation reaction, these two product molecules together form acetoacetyl-ACP, which is converted via a series of condensation, reduction and dehydration reactions to give a saturated fatty acid molecule of the desired chain length. The production of unsaturated fatty acids from these molecules is catalyzed by specific desaturases, either aerobically by molecular oxygen or anaerobically (for fatty acid synthesis in microorganisms see FC Neidhardt et al., (1996) E. coli and Salmonella ASM Press: Washington, D See pages 612-636 and references therein, Lengeier et al., (Eds.) (1999) Biology of Procaryotes, Thieme: Stuttgart, New York, and the references therein, and Magnuson, K., et al ) Microbiological Reviews 57: 522-542 and the references included). The fatty acids thus bound to phospholipids must then be converted again for the further elongations from the phospholipids into the fatty acid CoA ester pool. This is facilitated by acyl-CoA: lysophospholipid acyltransferases. Furthermore, these enzymes can transfer the elongated fatty acids again from the CoA esters to the phospholipids. This reaction sequence can optionally be run through several times.

Vorläufer für die PUFA-Biosynthese sind beispielsweise Ölsäure, Linol- und Linolensäure. Diese C18-Kohlenstoff-Fettsäuren müssen auf C20 und C22 verlängert werden, damit Fettsäuren vom Eicosa- und Docosa-Kettentyp, insbesondere ARA und EPA erhalten werden. Mit Hilfe der im Verfahren verwendeten Desaturasen und/oder Elongase können Arachidonsäure, Eicosapentaen- säure, Docosapentaensäure oder Docosahexaensäure, vorteilhaft Eicosapentaensäure, Arachidonsäure und/oder Docosahexaensäure hergestellt werden und anschließend für verschiedene Zwecke bei Nahrungsmittel-, Futter-, Kosmetik- oder pharmazeutischen Anwendungen verwendet werden. Mit den genannten Enzymen können C20- und/oder C22-Fettsäuren mit mindestens zwei, vorteilhaft mindestens drei, vier, fünf oder sechs Doppelbindungen im Fettsäuremolekül, vorzugsweise C20- oder C22 -Fettsäuren mit vorteilhaft vier, fünf oder sechs Doppelbindungen im Fettsäuremolekül hergestellt werden. Die Desaturierung kann vor oder nach Elongation der entsprechenden Fettsäure erfolgen. Daher führen die Produkte der Desaturase- aktivitäten und der möglichen weiteren Desaturierung und Elongation zu bevorzugten PUFAs mit höherem Desaturierungsgrad, einschließlich einer weiteren Elongation von C20 zu C22-Fett- säuren, zu Fettsäuren wie γ-Linolensäure, Dihomo-γ-linolensäure, Arachidonsäure, Stearidon- säure, Eicosatetraensäure oder Eicosapentaensäure. Substrate der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Desaturasen und Elongasen sind C16-, Cl 8- oder C20-Fettsäuren wie zum Beispiel Linolsäure, γ-Linolensäure, α-Linolensäure, Dihomo-γ-linolensäure, Eicosatetra- ensäure oder Stearidonsäure. Bevorzugte Substrate sind Linolsäure, γ-Linolensäure und/oder α- Linolensäure, Dihomo-γ-linolensäure bzw. Arachidonsäure, Eicosatetraensäure oder Eicosa- pentaensäure. Die synthetisierten C20- oder C22- Fettsäuren mit mindestens zwei, drei, vier, fünf oder sechs Doppelbindungen in der Fettsäure fallen im erfindungsgemäßen Verfahren in Form der freien Fettsäure oder in Form ihrer Ester beispielsweise in Form ihrer Glyceride an.Precursors for the PUFA biosynthesis are, for example, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid. These C18 carbon fatty acids must be extended to C20 and C22 to obtain Eicosa and Docosa chain type fatty acids, especially ARA and EPA. Arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, docosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid, advantageously eicosapentaenoic acid, arachidonic acid and / or docosahexaenoic acid, can be prepared with the aid of the desaturases and / or elongases used in the process and subsequently used for various purposes in food, feed, cosmetic or pharmaceutical applications become. C20 and / or C22 fatty acids having at least two, advantageously at least three, four, five or six double bonds in the fatty acid molecule, preferably C20 or C22 fatty acids with advantageously four, five or six double bonds in the fatty acid molecule, can be produced with the abovementioned enzymes. The desaturation can be carried out before or after elongation of the corresponding fatty acid. Thus, the products of desaturase activities and possible further desaturation and elongation result in preferred PUFAs having a higher desaturation level, including a further elongation of C20 to C22 fatty acids, to fatty acids such as γ-linolenic acid, dihomo-γ-linolenic acid, arachidonic acid, Stearidonic acid, eicosatetraenoic acid or eicosapentaenoic acid. Substrates of the desaturases and elongases used in the process according to the invention are C16, C18 or C20 fatty acids such as, for example, linoleic acid, γ-linolenic acid, α-linolenic acid, dihomo-γ-linolenic acid, eicosatetrape acid or stearidonic acid. Preferred substrates are linoleic acid, γ-linolenic acid and / or α-linolenic acid, dihomo-γ-linolenic acid or arachidonic acid, eicosatetraenoic acid or eicosapentaenoic acid. The synthesized C20 or C22 fatty acids having at least two, three, four, five or six double bonds in the fatty acid are obtained in the novel process in the form of the free fatty acid or in the form of their esters, for example in the form of their glycerides.

Unter dem Begriff "Glycerid" wird ein mit ein, zwei oder drei Carbonsäureresten verestertes Glycerin verstanden (Mono-, Di- oder Triglycerid). Unter "Glycerid" wird auch ein Gemisch an verschiedenen Glyceriden verstanden. Das Glycerid oder das Glyceridgemisch kann weitere Zusätze, z.B. freie Fettsäuren, Antioxidantien, Proteine, Kohlenhydrate, Vitamine und/oder andere Substanzen enthalten.The term "glyceride" is understood to mean a glycerol esterified with one, two or three carboxylic acid residues (mono-, di- or triglyceride). By "glyceride" is also meant a mixture of different glycerides. The glyceride or glyceride mixture may contain other additives, e.g. contain free fatty acids, antioxidants, proteins, carbohydrates, vitamins and / or other substances.

Unter einem "Glycerid" im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ferner vom Glycerin abgeleitete Derivate verstanden. Dazu zählen neben den oben beschriebenen Fett- säureglyceriden auch Glycerophospholipide und Glyceroglycolipide. Bevorzugt seien hier die Glycerophospholipide wie Lecithin (Phosphatidylcholin), Cardiolipin, Phosphatidylglycerin, Phosphatidylserin und Alkylacylglycerophospholipide beispielhaft genannt.A "glyceride" in the sense of the method according to the invention is also understood to mean derivatives derived from glycerol. In addition to the fatty acid glycerides described above, these also include glycerophospholipids and glyceroglycolipids. The glycerophospholipids, such as lecithin (phosphatidylcholine), cardiolipin, phosphatidylglycerol, phosphatidylserine and alkylacylglycerophospholipids, may be mentioned by way of example here.

Ferner müssen Fettsäuren anschließend an verschiedene Modifikationsorte transportiert und in das Triacylglycerin-Speicherlipid eingebaut werden. Ein weiterer wichtiger Schritt bei derFurthermore, fatty acids must then be transported to various modification sites and incorporated into the triacylglycerol storage lipid. Another important step in the

Lipidsynthese ist der Transfer von Fettsäuren auf die polaren Kopfgruppen, beispielsweise durch Glycerin-Fettsäure-Acyltransferase (siehe Frentzen (1998) Lipid, 100(4-5): 161 -166).Lipid synthesis is the transfer of fatty acids to the polar head groups, for example, by glycerol-fatty acid acyltransferase (see Frentzen (1998) Lipid, 100 (4-5): 161-166).

Veröffentlichungen über die Pflanzen-Fettsäurebiosynthese, Desaturierung, den Lipid- Stoffwechsel und Membrantransport von fetthaltigen Verbindungen, die Betaoxidation, Fettsäuremodifikation und Cofaktoren, Triacylglycerin-Speicherung und -Assemblierung einschließlich der Literaturstellen darin siehe in den folgenden Artikeln: Kinney, 1997, Genetic Engeneering, Hrsgb.: JK Setlow, 19:149-166; Ohlrogge und Browse, 1995, Plant Cell 7:957-970; Shanklin und Cahoon, 1998, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49:611-641 ; Voelker, 1996, Genetic Engeneering, Hrsgb.: JK Setlow, 18:111-13; Gerhardt, 1992, Prog. Lipid R. 31 :397-417; Gühnemann- Schäfer & Kindl, 1995, Biochim. Biophys Acta 1256:181-186; Kunau et al, 1995, Prog. Lipid Res. 34:267-342; Stymne et al, 1993, in: Biochemistry and Molecular Biology of Membrane and Storage Lipids of Plants, Hrsgb.: Murata und Somerville, Rockville, American Society of Plant Physiologists, 150-158, Murphy & Ross 1998, Plant Journal. 13(1):1- 16.Publications on plant fatty acid biosynthesis, desaturation, lipid metabolism and membrane transport of fatty compounds, beta-oxidation, Fatty acid modification and cofactors, triacylglycerol storage and assembly, including references therein, see the following articles: Kinney, 1997, Genetic Engineering, eds .: JK Setlow, 19: 149-166; Ohlrogge and Browse, 1995, Plant Cell 7: 957-970; Shanklin and Cahoon, 1998, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49: 611-641; Voelker, 1996, Genetic Engineering, eds .: JK Setlow, 18: 111-13; Gerhardt, 1992, Prog. Lipid R. 31: 397-417; Gühnemann-Schäfer & Kindl, 1995, Biochim. Biophys Acta 1256: 181-186; Kunau et al, 1995, Prog. Lipid Res. 34: 267-342; Stymne et al, 1993, in: Biochemistry and Molecular Biology of Membrane and Storage Lipids of Plants, eds .: Murata and Somerville, Rockville, American Society of Plant Physiologists, 150-158, Murphy & Ross 1998, Plant Journal. 13 (1): 1-16.

Die im Verfahren hergestellten PUFAs, umfassen eine Gruppe von Molekülen, die höhere Tiere nicht mehr synthetisieren können und somit aufnehmen müssen oder die höhere Tiere nicht mehr ausreichend selbst herstellen können und somit zusätzlich aufnehmen müssen, obwohl sie leicht von anderen Organismen, wie Bakterien, synthetisiert werden, beispielsweise können Katzen Arachidonsäure nicht mehr synthetisieren.The PUFAs produced in the process comprise a group of molecules that are no longer able to synthesize, and therefore need to take up, higher animals, or that can no longer sufficiently produce higher animals themselves, and thus have to additionally take up, even though they are readily synthesized by other organisms, such as bacteria For example, cats can no longer synthesize arachidonic acid.

Unter Phospholipiden im Sinne der Erfindung sind zu verstehen Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylglycerin und/oder Phosphatidylinositol vorteilhafterweise Phosphatidylcholin. Die Begriffe Produktion oder Produktivität sind imFor the purposes of the invention, phospholipids are to be understood as meaning phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol and / or phosphatidylinositol, advantageously phosphatidylcholine. The terms production or productivity are in the

Fachgebiet bekannt und beinhalten die Konzentration des Fermentationsproduktes, das in einer bestimmten Zeitspanne und einem bestimmten Fermentationsvolumen gebildet wird (z.B. kg Produkt pro Stunde pro Liter). Es umfasst auch die Produktivität innerhalb einer Pfianzenzelle oder einer Pflanze, das heißt den Gehalt an den gewünschten im Verfahren hergestellten Fettsäuren bezogen auf den Gehalt an allen Fettsäuren in dieser Zelle oder Pflanze. Der Begriff Effizienz der Produktion umfasst die Zeit, die zur Erzielung einer bestimmten Produktionsmenge nötig ist (z.B. wie lange die Zelle zur Aufrichtung einer bestimmten Durchsatzrate einer Feinchemikalie benötigt). Der Begriff Ausbeute oder Produkt/Kohlenstoff-Ausbeute ist im Fachgebiet bekannt und umfasst die Effizienz der Umwandlung der Kohlenstoffquelle in das Produkt (d.h. die Feinchemikalie). Dies wird gewöhnlich beispielsweise ausgedrückt als kgIn the art and include the concentration of the fermentation product formed in a given period of time and fermentation volume (eg, kg of product per hour per liter). It also includes the productivity within a plant cell or plant, that is the content of the desired fatty acids produced in the process based on the content of all fatty acids in that cell or plant. The term Efficiency of production includes the time it takes to produce a certain amount of production (eg how long the cell needs to set up a specific throughput rate of a fine chemical). The term yield or product / carbon yield is known in the art and includes the efficiency of converting the carbon source into the product (ie, the fine chemical). This is usually expressed, for example, as kg

Produkt pro kg Kohlenstoff quelle. Durch Erhöhen der Ausbeute oder Produktion der Verbindung wird die Menge der gewonnenen Moleküle oder der geeigneten gewonnenen Moleküle dieser Verbindung in einer bestimmten Kulturmenge über einen festgelegten Zeitraum erhöht. Die Begriffe Biosynthese oder Biosyntheseweg sind im Fachgebiet bekannt und umfassen die Synthese einer Verbindung, vorzugsweise einer organischen Verbindung, durch eine Zelle aus Zwischenverbindungen, beispielsweise in einem Mehrschrittund stark regulierten Prozess. Die Begriffe Abbau oder Abbauweg sind im Fachgebiet bekannt und umfassen die Spaltung einer Verbindung, vorzugsweise einer organischen Verbindung, durch eine Zelle in Abbauprodukte (allgemeiner gesagt, kleinere oder weniger komplexe Moleküle) beispielsweise in einem Mehrschritt- und stark regulierten Prozess. Der Begriff Stoffwechsel ist im Fachgebiet bekannt und umfasst die Gesamtheit der biochemischen Reaktionen, die in einem Organismus stattfinden. Der Stoffwechsel einer bestimmten Verbindung (z.B. der Stoffwechsel einer Fettsäure) umfasst dann die Gesamtheit der Biosynthese-, Modifikations- und Abbauwege dieser Verbindung in der Zelle, die diese Verbindung betreffen.Product per kg of carbon source. By increasing the yield or production of the compound, the amount of the recovered molecules or molecules of this compound obtained in a given amount of culture is increased over a fixed period of time. The terms biosynthesis or biosynthetic pathway are known in the art and involve the synthesis of a compound, preferably an organic compound, by a cell from intermediates, for example in a multi-step and highly regulated process. The terms degradation or degradation pathway are well known in the art and involve the cleavage of a compound, preferably an organic compound, by a cell into degradation products (more generally, smaller or less complex molecules), for example in a multi-step and highly regulated process. The term metabolism is known in the art and includes the entirety of the biochemical reactions that take place in an organism. The metabolism of a particular compound (e.g., the metabolism of a fatty acid) then comprises all of the biosynthetic, modification, and degradation pathways of that compound in the cell that affect that compound.

Die Desaturierungseffizenz im Rahmen der Erfindung lässt sich berechnen durch die Formel (Produkt x 100)/(Edukt + Produkt).The desaturation efficiency in the context of the invention can be calculated by the formula (product x 100) / (educt + product).

Zur Bestimmung der prozentualen Homologie (= Identität) von zwei Aminosäuresequenzen (z.B. einer der Sequenzen der SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4) oder von zwei Nukleinsäuren (z.B. SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3) werden die Sequenzen zum Zweck des optimalen Vergleichs untereinander geschrieben (z.B. können Lücken in die Sequenz eines Proteins oder einer Nukleinsäure eingefügt werden, um ein optimales Alignment mit dem anderen Protein oder der anderen Nukleinsäure zu erzeugen). Die Aminosäurereste oder Nukleotide an den entsprechenden Aminosäurepositionen oder Nukleotidpositionen werden dann verglichen. Wenn eine Position in einer Sequenz durch den gleichen Aminosäurerest oder das gleiche Nukleotid wie die entsprechende Stelle in der anderen Sequenz belegt wird, dann sind die Moleküle an dieser Position homolog (d.h. Aminosäure- oderNukleinsäure-'Ηomologie", wie hier verwendet, entspricht Aminosäure- oder Nukleinsäure- "Identität"). Die prozentuale Homologie zwischen den beiden Sequenzen ist eine Funktion der Anzahl an identischen Positionen, die den Sequenzen gemeinsam sind (d.h. % Homologie = Anzahl der identischen Positionen/Gesamtanzahl der Positionen x 100). Die Begriffe Homologie und Identität sind damit als Synonym anzusehen. Die verwendeten Programme bzw. Algorithmen sind oben beschrieben.To determine the percent homology (= identity) of two amino acid sequences (eg one of the sequences of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4) or of two nucleic acids (eg SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3), the sequences are written one below the other for the purpose of optimal comparison (eg, gaps may be inserted into the sequence of one protein or one nucleic acid for optimal alignment with the other protein or nucleic acid produce). The amino acid residues or nucleotides at the corresponding amino acid positions or nucleotide positions are then compared. If a position in one sequence is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding site in the other sequence, then the molecules are homologous at that position (ie, amino acid or nucleic acid 'homology' as used herein corresponds to amino acid or nucleic acid "identity".) The percent homology between the two sequences is a function of the number of identical positions common to the sequences (ie% homology = number of identical positions / total number of positions x 100) Identities are thus to be regarded as synonymous The programs or algorithms used are described above.

Ein isoliertes Nukleinsäuremolekül, das für eine Δ-6-Desaturase oder Δ-5-Desaturase kodiert, die zu einer Proteinsequenz der SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 homolog ist, kann durch Einbringen einer oder mehrerer Nukleotidsubstitutionen, -additionen oder - deletionen in eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 erzeugt werden, so dass eine oder mehrere Aminosäuresubstitutionen, -additionen oder -deletionen in das kodierte Protein ein- gebracht werden. Mutationen können in eine der Sequenzen der SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 durch Standardtechniken, wie stellenspezifische Mutagenese und PCR- vermittelte Mutagenese, eingebracht werden. Vorzugsweise werden konservative Aminosäuresubstitutionen an einer oder mehreren der vorhergesagten nicht-essentiellen Aminosäureresten hergestellt. Bei einer "konservativen Aminosäuresubstitution" wird der Aminosäurerest gegen einen Amino- säurerest mit einer ähnlichen Seitenkette ausgetauscht. Im Fachgebiet sind Familien von Aminosäureresten mit ähnlichen Seitenketten definiert worden. Diese Familien umfassen Aminosäuren mit basischen Seitenketten (z.B. Lysin, Arginin, Histidin), sauren Seitenketten (z.B. Asparaginsäure, Glutaminsäure), ungeladenen polaren Seitenketten (z.B. Glycin, Asparagin, Glutamin, Serin, Threonin, Tyrosin, Cystein), unpolaren Seitenketten, (z.B. Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Prolin, Phenylalanin, Methionin, Tryptophan), beta-verzweigten Seitenketten (z.B. Threonin, Valin, Isoleucin) und aromatischen Seitenketten (z.B. Tyrosin, Phenylalanin, Tryptophan, Histidin). Ein vorhergesagter nicht-essentieller Aminosäurerest in einer Δ-6- Desaturase oder Δ-5-Desaturase wird somit vorzugsweise durch einen anderen Aminosäurerest aus der gleichen Seitenkettenfamilie ausgetauscht. Alternativ können bei einer anderen Ausführungsform die Mutationen zufallsgemäß über die gesamte oder einen Teil der für die Δ-6- Desaturase oder Δ-5-Desaturase kodierenden Sequenz eingebracht werden, z.B. durch Sättigungsmutagenese, und die resultierenden Mutanten können nach der hier beschriebenen Δ-6- Desaturase oder Δ-5-Desaturase-Aktivität durchmustert werden, um Mutanten zu identifizieren, die die Δ-6-Desaturase oder Δ-5-Desaturase-Aktivität beibehalten haben. Nach der Mutagenese einer der Sequenzen SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 kann das kodierte Protein rekombinant exprimiert werden, und die Aktivität des Proteins kann z.B. unter Verwendung der hier beschriebenen Tests bestimmt werden. Danach wird in der Regel die Aktvität durch Expression der entsprechenden cDNA in einem Organismus wie Hefe und anschießender Fettsäureanalyse nachgewiesen.An isolated nucleic acid molecule encoding a Δ6-desaturase or Δ5-desaturase homologous to a protein sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 may be prepared by introducing one or more nucleotide substitutions, additions, or deletions are generated in a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, so that one or more amino acid substitutions, additions or deletions are introduced into the encoded protein. Mutations can be introduced into any of the sequences of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 by standard techniques such as site-directed mutagenesis and PCR-mediated mutagenesis. Preferably, conservative amino acid substitutions are made on one or more of the predicted nonessential amino acid residues. In a "conservative amino acid substitution", the amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain. In the field are families of Amino acid residues have been defined with similar side chains. These families include amino acids with basic side chains (eg, lysine, arginine, histidine), acidic side chains (eg, aspartic acid, glutamic acid), uncharged polar side chains (eg, glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine), nonpolar side chains (eg Alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), beta-branched side chains (eg, threonine, valine, isoleucine) and aromatic side chains (eg, tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine). A predicted nonessential amino acid residue in a Δ6-desaturase or Δ5-desaturase is thus preferably exchanged for another amino acid residue from the same side-chain family. Alternatively, in another embodiment, the mutations may be introduced randomly over all or part of the Δ6-desaturase or Δ5-desaturase coding sequence, for example, by saturation mutagenesis, and the resulting mutants may be prepared according to the Δ-6 described herein - Desaturase or Δ-5-desaturase activity are screened to identify mutants that have retained the Δ-6-desaturase or Δ-5-desaturase activity. After mutagenesis of any of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, the encoded protein can be recombinantly expressed, and the activity of the protein can be determined using, for example, the assays described herein. Thereafter, as a rule, the activity is detected by expression of the corresponding cDNA in an organism such as yeast and subsequent fatty acid analysis.

Weitere Erfindungsgegenstände sind transgene nicht-humane Organismen, die die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren gemäß SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 enthalten oder ein Genkonstrukt oder ein Vektor, die diese erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen enthalten. Vorteilhaft handelt es sich bei dem nicht-humanen Organismus um einen Mikroorganismus, ein nicht-humanes Tier oder eine Pflanze, besonders bevorzugt um eine Pflanze. Beispiele für geeignete Pflanzen wurden bereits genannt.Further subjects of the invention are transgenic non-human organisms which contain the nucleic acids according to the invention according to SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 or a gene construct or a vector which contain these nucleic acid sequences according to the invention. Advantageously, the non-human organism is a microorganism, a non-human animal or a plant, more preferably a plant. examples for suitable plants have already been mentioned.

Diese Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele weiter veranschaulicht, die nicht als beschränkend aufgefasst werden sollten. Der Inhalt sämtlicher in dieser Patentanmeldung zitierten Literaturstellen, Patentanmeldungen, Patente und veröffentlichten Patentanmeldungen ist hier durch Bezugnahme aufgenommen.This invention is further illustrated by the following examples, which should not be construed as limiting. The contents of all references cited in this patent application, patent applications, patents, and published patent applications are incorporated herein by reference.

BeispieleExamples

Beispiel 1 : Allgemeine KlonierungsverfahrenExample 1: General Cloning Methods

Die Klonierungsverfahren wie z.B. Restriktionsspaltungen, Agarose-Gelelektrophorese, Reinigung von DNA-Fragmenten, Transfer von Nukleinsäuren auf Nitrozellulose- und Nylon- Membranen, Verknüpfen von DNA-Fragmenten, Transformation von Escherichia coli-Zellen, Anzucht von Bakterien und die Sequenzanalyse rekombinanter DNA wurden wie bei Sambrook et al. (1989) (CoId Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0- 87969-309-6) beschrieben durchgeführt.The cloning methods, e.g. Restriction cleavage, agarose gel electrophoresis, purification of DNA fragments, transfer of nucleic acids to nitrocellulose and nylon membranes, attachment of DNA fragments, transformation of Escherichia coli cells, culture of bacteria and sequence analysis of recombinant DNA were performed as described in Sambrook et al , (1989) (CoId Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-309-6).

Beispiel 2: Sequenzanalyse rekombinanter DNAExample 2 Sequence Analysis of Recombinant DNA

Die Sequenzierung rekombinanter DNA-Moleküle erfolgte mit einem Laserfluoreszenz-DNA- Sequenzierer der Firma ABI nach der Methode von Sanger (Sanger et al. (1977) Proc. Natl. Acad. Sei. USA74, 5463-5467). Fragmente resultierend aus einer Polymerase Kettenreaktion wurden zur Vermeidung von Polymerasefehlern in zu exprimierenden Konstrukten sequenziert und überprüft.The sequencing of recombinant DNA molecules was carried out using a laser fluorescence DNA sequencer from ABI according to the method of Sanger (Sanger et al. (1977) Proc. Natl. Acad., See, USA74, 5463-5467). Fragments resulting from a polymerase chain reaction were sequenced to avoid polymerase defects in constructs to be expressed and checked.

Beispiel 3: Lipidextraktion aus Hefen und SamenExample 3 Lipid Extraction from Yeasts and Seeds

Die Auswirkung der genetischen Modifikation in Pflanzen, Pilzen, Algen oder Ciliaten auf die Produktion einer gewünschten Verbindung (wie einer Fettsäure) kann bestimmt werden, indem die modifizierten Mikroorganismen oder die modifizierte Pflanze unter geeigneten Bedingungen (wie den vorstehend beschriebenen) gezüchtet werden und das Medium und/oder die zellulären Komponenten auf die erhöhte Produktion des gewünschten Produktes (d.h. von Lipiden oder einer Fettsäure) untersucht wird. Diese Analysetechniken sind dem Fachmann bekannt und umfassen Spektroskopie, Dünnschichtchromatographie, Färbeverfahren verschiedener Art, enzymatische und mikrobiologische Verfahren sowie analytische Chromatographie, wie Hoch- leistungs-Flüssigkeitschromatographie (siehe beispielsweise Ullman, Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. A2, S. 89-90 und S. 443-613, VCH: Weinheim (1985); Fallon, A., et al. (1987) "Applications of HPLC in Biochemistry" in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Bd. 17; Rehm et al. (1993) Biotechnology, Bd. 3, Kapitel III: "Product recovery and purification", S. 469-714, VCH: Weinheim; Belter, P.A., et al. (1988) Bioseparations: downstream processing for Biotechnology, John Wiley and Sons; Kennedy, J. F., und Cabral, J. M. S. (1992) Recovery processes for biological Materials, John Wiley and Sons; Shaeiwitz, J.A., und Henry, J. D. (1988) Biochemical Separations, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. B3; Kapitel 11 , S. 1-27, VCH: Weinheim; und Dechow, FJ. (1989) Separation and purification techniques in biotechnology, Noyes Publications). Neben den oben erwähnten Verfahren werden Pflanzenlipide aus Pflanzenmaterial wie von Cahoon et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sei. USA 96 (22): 12935-12940, und Browse et al. (1986) Analytic Biochemistry 152:141-145, beschrieben extrahiert. Die qualitative und quantitative Lipid- oder Fettsäureanalyse ist beschrieben bei Christie, William W., Advances in Lipid Methode» logy, Ayr/Scotland: OiIy Press (OiIy Press Lipid Library; 2); Christie, William W., Gas Chromato- graphy and Lipids. A Practical Guide - Ayr, Scotland: OiIy Press, 1989, Repr. 1992, DC, 307 S. (OiIy Press Lipid Library; 1); "Progress in Lipid Research, Oxford: Pergamon Press, 1 (1952) - 16 (1977) u.d.T.: Progress in the Chemistry of Fats and Other Lipids CODEN.The effect of genetic modification in plants, fungi, algae or ciliates on the production of a desired compound (such as a fatty acid) may be determined by culturing the modified microorganism or modified plant under suitable conditions (such as those described above) and the medium and / or the cellular components are assayed for increased production of the desired product (ie, lipids or a fatty acid). These analytical techniques are known to the person skilled in the art and include spectroscopy, thin-layer chromatography, staining methods of various types, enzymatic and microbiological methods and analytical chromatography, such as high-performance liquid chromatography (see, for example, Ullman, Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, pp. 89-90 and Pp. 443-613, VCH: Weinheim (1985); Fallon, A., et al. (1987) "Applications of HPLC in Biochemistry" in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Vol. 17, Rehm et al. 1993) Biotechnology, Vol. 3, Chapter III: "Product recovery and purification", pp. 469-714, VCH: Weinheim; Belter, PA, et al. (1988) Bioseparations: downstream processing for Biotechnology, John Wiley and Sons; Kennedy, JF, and Cabral, JMS (1992) Recovery processes for biological materials, John Wiley and Sons, Shaeiwitz, JA, and Henry, JD (1988) Biochemical Separations, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. B3, Chapter 11 , Pp. 1-27, VCH : Weinheim; and Dechow, FJ. (1989) Separation and purification techniques in biotechnology, Noyes Publications). In addition to the above-mentioned methods, plant lipids derived from plant material as described by Cahoon et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Be. USA 96 (22): 12935-12940, and Browse et al. (1986) Analytic Biochemistry 152: 141-145. The qualitative and quantitative lipid or Fatty acid analysis is described in Christie, William W., Advances in Lipid Method, Logy, Ayr / Scotland: OiIy Press (OiIy Press Lipid Library, 2); Christie, William W., Gas Chromatography and Lipids. A Practical Guide - Ayr, Scotland: OiIy Press, 1989, Repr. 1992, DC, 307 p. (OiIy Press Lipid Library; 1); "Progress in Lipid Research, Oxford: Pergamon Press, 1 (1952) - 16 (1977) udT: Progress in the Chemistry of Fats and Other Lipids CODES.

Zusätzlich zur Messung des Endproduktes der Fermentation ist es auch möglich, andere Komponenten der Stoffwechselwege zu analysieren, die zur Produktion der gewünschten Verbindung verwendet werden, wie Zwischen- und Nebenprodukte, um die Gesamteffizienz der Produktion der Verbindung zu bestimmen. Die Analyseverfahren umfassen Messungen derIn addition to measuring the end product of the fermentation, it is also possible to analyze other components of the metabolic pathways used to produce the desired compound, such as by-products and by-products, to determine the overall efficiency of production of the compound. The analysis methods include measurements of

Nährstoffmengen im Medium (z.B. Zucker, Kohlenwasserstoffe, Stickstoffquellen, Phosphat und andere Ionen), Messungen der Biomassezusammensetzung und des Wachstums, Analyse der Produktion üblicher Metabolite von Biosynthesewegen und Messungen von Gasen, die während der Fermentation erzeugt werden. Standardverfahren für diese Messungen sind in Applied Microbial Physiology; A Practical Approach, P.M. Rhodes und P. F. Stanbury, Hrsgb., IRL Press, S. 103-129; 131-163 und 165-192 (ISBN: 0199635773) und darin angegebenen Literaturstellen beschrieben.Nutrient levels in the medium (e.g., sugars, hydrocarbons, nitrogen sources, phosphate and other ions), measurements of biomass composition and growth, analysis of the production of common metabolites of biosynthetic pathways, and measurements of gases produced during fermentation. Standard methods for these measurements are in Applied Microbial Physiology; A Practical Approach, P.M. Rhodes and P.F. Stanbury, eds., IRL Press, pp. 103-129; 131-163 and 165-192 (ISBN: 0199635773) and references cited therein.

Ein Beispiel ist die Analyse von Fettsäuren (Abkürzungen: FAME, Fettsäuremethylester; GC- MS, Gas-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie; TAG, Triacylglycerin; TLC, Dünnschichtchromatographie).One example is the analysis of fatty acids (abbreviations: FAME, fatty acid methyl ester, GC-MS, gas-liquid chromatography-mass spectrometry, TAG, triacylglycerol, TLC, thin-layer chromatography).

Der unzweideutige Nachweis für das Vorliegen von Fettsäureprodukten kann mittels Analyse rekombinanter Organismen nach Standard-Analyseverfahren erhalten werden: GC, GC-MS oder TLC, wie verschiedentlich beschrieben von Christie und den Literaturstellen darin (1997, in: Advances on Lipid Methodology, Vierte Aufl.: Christie, OiIy Press, Dundee, 119-169; 1998, Gaschromatographie-Massenspektrometrie Verfahren, Lipide 33:343-353). Das zu analysierende Material kann durch Ultraschallbehandlung, Mahlen in der Glasmühle, flüssigen Stickstoff und Mahlen oder über andere anwendbare Verfahren aufgebrochen werden. Das Material muss nach dem Aufbrechen zentrifugiert werden. Das Sediment wird in Aqua dest. resuspendiert, 10 min bei 1000C erhitzt, auf Eis abgekühlt und erneut zentrifugiert, gefolgt von Extraktion in 0,5 M Schwefelsäure in Methanol mit 2 % Dimethoxypropan für 1 Std. bei 900C, was zu hydrolysierten Öl- und Lipidverbindungen führt, die transmethylierte Lipide ergeben. Diese Fettsäuremethylester werden in Petrolether extrahiert und schließlich einer GC-Analyse unter Verwendung einer Kapillarsäule (Chrompack, WCOT Fused Silica, CP-Wax-52 CB, 25 mikrom, 0,32 mm) bei einem Temperaturgradienten zwischen 1700C und 2400C für 20 min und 5 min bei 2400C unterworfen. Die Identität der erhaltenen Fettsäuremethylester muss unter Verwendung von Standards, die aus kommerziellen Quellen erhältlich sind (d.h. Sigma), definiert werden.The unequivocal evidence of the presence of fatty acid products can be obtained by analysis of recombinant organisms by standard analytical methods: GC, GC-MS or TLC as variously described by Christie and the references therein (1997, in: Advances on Lipid Methodology, Fourth Edition: Christie, OiIy Press, Dundee, 119-169; 1998, gas chromatography-mass spectrometry method, Lipids 33: 343-353). The material to be analyzed may be broken up by sonication, milling in the glass mill, liquid nitrogen and milling or other applicable methods. The material must be centrifuged after rupture. The sediment is distilled in aqua. re-suspended, heated at 100 ° C. for 10 minutes, cooled on ice and recentrifuged, followed by extraction into 0.5 M sulfuric acid in methanol with 2% dimethoxypropane for 1 hour at 90 ° C., resulting in hydrolyzed oil and lipid compounds, which give transmethylated lipids. These fatty acid methyl ester are extracted in petroleum ether and finally subjected to GC analysis (mikrom Chrompack, WCOT Fused Silica, CP-Wax-52 CB, 25, 0.32 mm) using a capillary column with a temperature gradient of between 170 0 C and 240 0 C for 20 min and 5 min at 240 0 C subjected. The identity of the resulting fatty acid methyl esters must be defined using standards available from commercial sources (ie Sigma).

Pflanzenmaterial wird zunächst mechanisch durch Mörsern homogenisiert, um es einer Extraktion zugänglicher zu machen. Dann wird 10 min auf 1000C erhitzt und nach dem Abkühlen auf Eis erneut sedimentiert. Das Zellsediment wird mit 1 M methanolischer Schwefelsäure und 2 % Dimethoxypropan 1 h bei 900C hydrolysiert und die Lipide trans- methyliert. Die resultierenden Fettsäuremethylester (FAME) werden in Petrolether extrahiert. Die extrahierten FAME werden durch Gasflüssigkeitschromatographie mit einer Kapillarsäule (Chrompack, WCOT Fused Silica, CP-Wax-52 CB, 25 m, 0,32 mm) und einem Temperaturgradienten von 1700C auf 2400C in 20 min und 5 min bei 2400C analysiert. Die Identität der Fettsäuremethylester wird durch Vergleich mit entsprechenden FAME-Standards (Sigma) bestätigt. Die Identität und die Position der Doppelbindung kann durch geeignete chemische Derivatisierung der FAME-Gemische z.B. zu 4,4-Dimethoxyoxazolin-Derivaten (Christie (1998) Chem. Phys. Lipids 94, 35-41) mittels GC-MS weiter analysiert werden.Plant material is first mechanically homogenized by mortars to make it more accessible to extraction. Then it is heated for 10 min at 100 0 C and sedimented again after cooling on ice. The cell sediment is hydrolyzed for 1 h at 90 ° C. with 1 M methanolic sulfuric acid and 2% dimethoxypropane, and the lipids are trans methylated. The resulting fatty acid methyl esters (FAME) are extracted into petroleum ether. The extracted FAME are purified by gas chromatography using a capillary column (Chrompack, WCOT fused silica, CP-Wax-52 CB, 25 m, 0.32 mm) and a temperature gradient of 170 ° C. to 240 ° C. in 20 minutes and 5 minutes at 240 ° C. 0 C analyzed. The identity of the fatty acid methyl esters is confirmed by comparison with corresponding FAME standards (Sigma). The identity and position of the double bond can be determined by appropriate chemical Derivatization of the FAME mixtures, for example to 4,4-dimethoxyoxazoline derivatives (Christie (1998) Chem. Phys. Lipids 94, 35-41) can be further analyzed by GC-MS.

Beispiel 4: Klonierung von Desaturase-Genen aus Mantoniella squamataExample 4: Cloning of desaturase genes from Mantoniella squamata

Mantoniella squamata (Manton et Parke), Desikachary, wurde von der Algenkultursammlung Göttingen (SAG, Deutschland) bezogen. Nicht-axenische Kulturen wurde in Batch-Kulturen unter Langtaglicht (14 h)-Bedingungen mit 45 μmol Photonen m" s" in 50-200 ml Brackish Water-Medium (1/2 SWES), ergänzt mit Bodenextrakt, bei 20 0C angezogen. Die Biomasse wurde durch Zentrifügieren geerntet und zur Gesamt-RNA-Isolierung verwendet.Mantoniella squamata (Manton et Parke), Desikachary, was purchased from the algae culture collection Göttingen (SAG, Germany). Non-axenic cultures in batch cultures under Langtaglicht (14 h) conditions with 45 micromol photons m "s" in 50-200 ml Brackish Water medium (1/2 SWLS) supplemented with soil extract, grown at 20 0 C , The biomass was harvested by centrifugation and used for total RNA isolation.

Gesamt-RNA wurde aus einer 7 Tage alten M. squamata-Kultur unter Einsatz des RNAeasy Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA) extrahiert. PoIy A+ RNA wurde aus der Gesamt-RNA mittels Oligo-dT-Cellulose (Sambrook et al., 1989, vide supra) isoliert. Reverse Transcription wurde unter Verwendung des Reverse Transcription Kit von Promega durchgeführt und die erhaltene cDNA wurde in den lambda ZAP-Vector (lambda ZAP Gold, Stratagene) nach den Angaben des Herstellerprotokolls inseriert. Nach in vivo mass excision der cDNA-Bibliothek, Plasmid- gewinnung und Transformation von Escherichia coli wurde Plasmid-DNA auf einem Qiagen DNA- Aufreinigungsroboter (Qiagen, Hilden, Germany) nach den Herstellerangaben präpariert und einer Random-Sequenzierung mittels der Kettenabbruch-Methode unter Einsatz des ABITotal RNA was extracted from a 7 day old M. squamata culture using the RNAeasy Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA). Poly A + RNA was isolated from total RNA using oligo dT cellulose (Sambrook et al., 1989, vide supra). Reverse transcription was performed using Promega's Reverse Transcription Kit and the resulting cDNA was inserted into lambda ZAP-Vector (lambda ZAP Gold, Stratagene) according to the manufacturer's protocol. Following in vivo mass excision of the cDNA library, plasmid recovery and transformation of Escherichia coli, plasmid DNA was prepared on a Qiagen DNA purification robot (Qiagen, Hilden, Germany) according to the manufacturer's instructions and subjected to random sequencing by means of the chain termination method Use of the ABI

PRISM Big Dye Termination Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Perkin-Elmer, Weiterstadt, Germany) unterzogen. Auswertung und Annotation der EST-Sequenzen zwischen 100 und 500 Basenpaaren ergab eine EST-Datenbank mit nicht-redundanten Sequenzen. In dieser Datenbank konnten erfolgreich neue Desaturase-Sequenzen aus M. squamata identifiziert werden. 5 μl von aus M. squamata isolierter Gesamt-RNA wurde transcribiert and und an Adapter-ligierte doppelsträngige cDNA (ds-cDNA) unter Verwendung des Marathon cDNA amplification kit (BD Bioscience) nach den Angaben des Herstellers ligiert. Die Adapter-ligierte ds-cDNA wurde mit sterilem dd H2O verdünnt (1:250) und als Template für 5'- und 3'-RACE PCR-Reaktionen eingesetzt, um die fehlenden 5'-prime- und 3'-prime-Enden der kodierenden Sequenzen für verschiedene Desaturasen zu erhalten. Für die RACE -Reaktionen wurden ein Marathon cDNA- Adapterprimer 1 (APl) und ein Gen-spezifischer Primer anhand der EST-Sequenzinformationen designt. Die in 5'- und 3'-RACE-Reaktionen eingesetzten Primer sahen wie folgt aus: für MsΔ6 (MsI, Δ-6-Desaturase aus M. squamata) als 5'-RACE-Primer 5'-CATCCGGGCGGCAGCGTCATCTTCTAC-S' und alsPRISM Big Dye Termination Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Perkin-Elmer, Weiterstadt, Germany). Evaluation and annotation of the EST sequences between 100 and 500 base pairs yielded an EST database with non-redundant sequences. In this database successfully new desaturase sequences from M. squamata could be identified. 5 μl of total RNA isolated from M. squamata was transcribed and ligated to adapter-ligated double-stranded cDNA (ds-cDNA) using the Marathon cDNA amplification kit (BD Bioscience) according to the manufacturer's instructions. The adapter-ligated ds cDNA was diluted (1: 250) with sterile dd H 2 O and used as template for 5 'and 3' RACE PCR reactions to eliminate the missing 5 'prime and 3' prime To obtain ends of the coding sequences for different desaturases. For the RACE reactions, a Marathon cDNA adapter primer 1 (API) and a gene-specific primer were designed using the EST sequence information. The primers used in 5 'and 3' RACE reactions were as follows: for MsΔ6 (MsI, Δ-6-desaturase from M. squamata) as 5'-RACE primer 5'-CATCCGGGCGGCAGCGTCATCTTCTAC-S 'and as

3'-RACE-Primer 5'-GGAGAAGAGGTGGTGGATGACCTGG-S'; für MsΔ5 (MsII, Δ-5-Desaturase aus M. squamata) als 5'-RACE-Primer 5'-CCGAGTGAGGGGAGTACGTGGCGGG-S' und als3'-RACE primer 5'-GGAGAAGAGGTGGTGGATGACCTGG-S '; for MsΔ5 (MsII, Δ-5-desaturase from M. squamata) as 5'-RACE primer 5'-CCGAGTGAGGGGAGTACGTGGCGGG-S 'and as

3'-RACE-Primer 5'-CACTCTCCGGCGGGCTCAACTACC-S'.3'-RACE primer 5'-CACTCTCCGGCGGGCTCAACTACC-S '.

Ein 50 μl-Standardreaktionsansatz enthielt 1 x Ex Taq DNA Polymerase-Puffer, 1 x Ex Taq DNA Polymerase (TaKaRa Bio), 0,2 mM von jedem dNTP, 0,5 μM 5'-Primer oder 3'-Primer, 0,5 μM APl und 5 μl der verdünnten Adapter-ligierten ds-cDNA. Die RACE-PCR-Amplifizierung wurde wie folgt durchgeführt: 30 s bei 94°C; 5 Zyklen von 5 s bei 94 0C, 3 min bei 72 0C; 5 Zyklen von 5 s bei 94 0C, 3 min bei 70 0C; 20 Zyklen von 5 s bei 94 0C, 3 min bei 68 0C. Die amplifϊzierten Produkte wurden aus Agarosegelen isoliert, mittels eines Kits (GE Healthcare Bioscience) gereinigt und anschließend in das Plasmid pGEM-T (Promega) kloniert. Anhand der durch die RACE-PCR erhaltenen 5'- und/oder 3'-cDNA-Sequenzdaten wurden die putativen Translationsstartcodons und -stopcodons identifiziert, und diese Sequenzinformationen wurde verwendet, um full-length cDNA-Klone der putativen Desaturasen aus M. squamata zu erhalten.A 50 μl standard reaction mixture contained 1 × Ex Taq DNA polymerase buffer, 1 × Ex Taq DNA polymerase (TaKaRa Bio), 0.2 mM of each dNTP, 0.5 μM 5 'primer or 3' primer, 0, 5 μM API and 5 μl of the diluted adapter-ligated ds cDNA. RACE PCR amplification was performed as follows: 30 sec. At 94 ° C; 5 cycles of 5 s at 94 0 C, 3 min at 72 0 C; 5 cycles of 5 s at 94 0 C, 3 min at 70 0 C; 20 cycles of 5 s at 94 0 C, 3 min at 68 0 C. The amplifϊzierten products were isolated from agarose gels by means of a kit (GE Healthcare Bioscience) and then purified in the plasmid pGEM-T (Promega). From the 5 'and / or 3' cDNA sequence data obtained by the RACE-PCR, the putative translation start codons and stop codons were identified, and this sequence information was used to obtain full-length cDNA clones of the putative desaturases from M. squamata receive.

Mittels der verfolgten EST-Sequenzierungsstrategie wurden mehr als 3500 nicht-redundante Sequenzen generiert. Die Sequenzen der beiden isolierten füll length-cDNA-Klone für Desaturasen aus M. squamata sind in SEQ ID NO: 1 und 3 angegeben. Dabei stellt die MsI cDNA eine Δ-6-Desaturase dar, gezeigt in SEQ ID NO: 1, die als MsΔ6 (M squamata Δ-6- Desaturase) annotiert wurde. Die Aminosäuresequenz, gezeigt in SEQ ID NO: 2 zeigt einen ORF von 450 Aminosäuren. Die MsII cDNA, gezeigt in SEQ ID NO: 3, kodiert für eine Δ-5- Desaturase, deren Aminosäuresequenz, gezeigt in SEQ ID NO: 4, einen ORF von 483 Aminosäuren aufweist. Entsprechend wurde der MsII-Klon als MsΔ5 (M squamata Δ-5- Desaturase) annotiert.The tracked EST sequencing strategy generated more than 3,500 non-redundant sequences. The sequences of the two isolated full length cDNA clones for desaturases from M. squamata are given in SEQ ID NO: 1 and 3. In this case, the MsI cDNA represents a Δ6-desaturase, shown in SEQ ID NO: 1, which was annotated as MsΔ6 (M squamata Δ6-desaturase). The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 shows an ORF of 450 amino acids. The MsII cDNA shown in SEQ ID NO: 3 encodes a Δ5-desaturase whose amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 has an ORF of 483 amino acids. Similarly, the MsII clone was annotated as MsΔ5 (M squamata Δ5-desaturase).

Vergleicht man die Sequenzen mit bekannten Desaturasen, ergeben sich durchaus Gemeinsamkeiten, einschließlich eines N-terminalen HPGG-Motifs (Cytochom b5-Bindungsdomäne), der drei Histidin-Boxen, die aller Wahrscheinlichkeit nach eine Rolle bei der Koordination des Diiron-Zentrums des aktiven Zentrums spielen (Shanklin and Cahoon (1998) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49, 611-641), und der variableren dritten Histidin-Box mit einer typischen H- nach Q-Substitution. Diese Eigenschaften sind charakteristisch für front-end- Desaturasen. Beispiel 5: Expression der Desaturasen in HefeComparing the sequences with known desaturases reveals similarities, including an HPGG N-terminal motif (cytochrome b5 binding domain), the three histidine boxes that are likely to play a role in the coordination of the active site diiron center Biol. 49, 611-641) and the more variable third histidine box with a typical H- to Q-substitution. These properties are characteristic of front-end desaturases. Example 5: Expression of Desaturases in Yeast

Gen-spezifische Primer wurden zu den 5'- und 3'-Enden der kodierenden Regionen der entsprechenden Nukleotidsequenzen unter Einführung von Restriktionsschnittstellen für die anschließende Klonierung in die verschiedenen Hefeexpressionsvektoren designed. Für die erste Charakterisierung der MsΔ6 wurde der ORF (open reading frame, offener Leserahmen) von MsΔ6 mit den in Tabelle 1 angebenen Primern in pYES2 kloniert. Für die weitere Charakterisierung wurden die Forward-Primer von MsΔ6 und MsΔ5 derart designt, dass die Nukleotidsequenz ACATA vor dem ATG-Startcodon enthalten war (Tabelle 1), um die Translationsinitiierung in eukaryoten Zellen zu verbessern. Die ORFs von MsΔ6 und MsΔ5 wurden mittels PCR mit den beschriebenen Primern (siehe Tabelle 1 ) unter Einsatz des Expand High Fidelity1"1118 PCR Systems (Roche Diagnostics), von cDNA als Template und einem Standard-PCR-Protocol (2 min bei 94 0C, 10 Zyklen von 10 s bei 94 0C, 30 s bei 70 0C, 80 s bei 72 0C, gefolgt von 20 Zyklen von 10 s bei 94 0C und 3 min bei 72 0C, und einem abschließenden Elongationsschritt von 7 min bei 72 0C) modifiziert. Die amplifizierten cDNAs wurden in den pGEM-T -Vektor (Promega) kloniert, bevor sie wieder herausgeschnitten und in einen Hefeexpressionsvektor (pYES2, Invitrogen, pESC-LEU oder pESC-TRP, Stratagene) kloniert wurden, was in den Vektoren pYES2-MsΔ6, pESC-LEU-MsΔ6 und pESC-TRP-MsΔ5 resultierte.Gene-specific primers were designed to the 5 'and 3' ends of the coding regions of the corresponding nucleotide sequences introducing restriction sites for subsequent cloning into the various yeast expression vectors. For the first characterization of MsΔ6, the ORF (open reading frame) of MsΔ6 was cloned with the primers given in Table 1 in pYES2. For further characterization, the forward primers of MsΔ6 and MsΔ5 were designed such that the nucleotide sequence ACATA was included before the ATG start codon (Table 1) to enhance translation initiation in eukaryotic cells. The ORFs of MsΔ6 and MsΔ5 were amplified by PCR with the described primers (see Table 1) using the Expand High Fidelity 1 "1118 PCR system (Roche Diagnostics), cDNA template and a standard PCR protocol (2 min at 94 0 C, 10 cycles of 10 s at 94 0 C, 30 s at 70 0 C, 80 s at 72 0 C, followed by 20 cycles of 10 s at 94 0 C and 3 min at 72 0 C, and a final elongation step of 7 min at 72 0 C) modified. amplified cDNAs were cloned into the pGEM-T vector (Promega) before they cut again and cloned into a yeast expression vector (pYES2, Invitrogen, pESC-LEU or pESC-TRP, Stratagene) which resulted in the vectors pYES2-MsΔ6, pESC-LEU-MsΔ6 and pESC-TRP-MsΔ5.

Für Co-Expressionsexperimente wurde die Δ6-Elongase aus Physcomitrella patens, PSEl (Zank et al. (2002) Plant J. 31 : 255-268) in den Hefeexpressionsvektor pESC-LEU kloniert, um den Vektor pESC-LEU-PSEl -MsΔ6 zu erhalten, bevor der ORF von MsΔ6 wie oben erläutert inseriert wurde. Zum Zwecke des Vergleichs mit den bekannten Desaturasen aus Phaeodactylum tricornutum, PtΔ6 and PtΔ5, wurden die P. tricornutum cDNA-Klone in Hefeexpressionsvektoren wie oben für die M. squamata-Desatmasen beschrieben kloniert, wodurch pESC-LEU-PSEl-PtΔ6 und pESC-TRP-PtΔ5 erhalten wurden. Sämtliche Primer für füll length-cDNAs und die Hefeexpressionskonstrukte sind in Tabelle 1 aufgeführt.For co-expression experiments, the Δ6 elongase from Physcomitrella patens, PSE1 (Zank et al. (2002) Plant J. 31: 255-268) was cloned into the yeast expression vector pESC-LEU to add the vector pESC-LEU-PSE1 -MsΔ6 before the ORF of MsΔ6 was inserted as explained above. For the purpose of comparison with the known desaturases from Phaeodactylum tricornutum, PtΔ6 and PtΔ5, the P. tricornutum cDNA clones were cloned in yeast expression vectors as described above for M. squamata desatmases, yielding pESC-LEU-PSEI-PtΔ6 and pESC-TRP -PtΔ5 were obtained. All primers for fill length cDNAs and the yeast expression constructs are listed in Table 1.

S. cerevisiae-Zellen vom Stamm INVScI von Invitrogen (Karlsruhe, Germany) wurden nach der Methode von Dohmen et al. (Dohmen et al. (1991) Yeast 7: 691-692) transformiert. Zum Zwecke der Induktion wurden Expressionskulturen für 72 h bei 21 - 23 0C in Gegenwart von 2 % (w/v) Galactose, ergänzt mit 350 μM eines geeigneten Fettsäuresubstrats und in Gegenwart von 1 % Igepal CA 630 ('NP 40') von Sigma-Aldrich angezogen. Die Zellen wurden durch Zentrifugieren bei 1200 g für 5 min geerntet und die Pellets zweimal mit sterilem dd H2O gewaschen, bevor sie für weitere Analysen eingesetzt wurden. Der mit dem leeren Vektor bzw. den leeren Vektoren transformierte Wirtsstamm wurde in sämtlichen Experimenten als Negativkontrolle verwendet.S. cerevisiae cells of the INVScI strain from Invitrogen (Karlsruhe, Germany) were prepared by the method of Dohmen et al. (Dohmen et al. (1991) Yeast 7: 691-692). For purposes of inducing expression cultures for 72 h were at 21-23 0 C in the presence of 2% (w / v) galactose, supplemented with 350 uM of a suitable fatty acid substrate and in the presence of 1% Igepal CA 630 ( 'NP 40') of Attracted Sigma-Aldrich. The cells were harvested by centrifugation at 1200 g for 5 min and the pellets washed twice with sterile dd H 2 O before being used for further analysis. The host strain transformed with the empty vector (s) was used as a negative control in all experiments.

Beispiel 6: FettsäureanalyseExample 6: Fatty acid analysis

Fettsäuremethylester (FAMEs) wurden durch Transmethylierung der Hefezellsedimente mit 0,5 M Schwefelsäure in Methanol enthaltend 2 % (v/v) Dimethoxypropan bei 80 0C für 1 h erhalten. FAMEs wurden in Hexan extrahiert und durch Gas-Chromatographie (GC) analysiert. Die GC- Analyse wurde mit einem Agilent GC 6890-System, gekoppelt mit einem FID-Detektor ausgestattet mit einer 122-2332 DB-23-Kapillarsäule (30 m x 0,32 mm; 0,5 μm Beschichtungs- dicke; Agilent) durchgeführt. Helium wurde als Trägergas (1 ml min" ) verwendet. Proben wurden bei 220 0C injiziert. Der Temperaturgradient war wie folgt: 150 0C für 1 min, 150 0C - 2000C bei 15 0C min"1, 200 0C - 250 0C bei 2 0C min"1, und 250 0C für 10 min. Die Daten wurden mittels HP ChemStation Rev. A09.03 ausgewertet. FAMEs wurden durch Vergleich mit geeigneten Referenzsubstanzen von FAMEs identifiziert.Fatty acid methyl esters (FAMEs) were obtained by transmethylation of the yeast cell pellets with 0.5 M sulfuric acid in methanol containing 2% (v / v) dimethoxypropane at 80 ° C. for 1 h. FAMEs were extracted in hexane and analyzed by gas chromatography (GC). GC analysis was performed on an Agilent GC 6890 system coupled with a FID detector equipped with a 122-2332 DB-23 capillary column (30 mx 0.32 mm, 0.5 μm coating thickness, Agilent). Helium was "used samples were injected at 220 0 C The temperature gradient was as follows: 150 0 C for 1 min, 150 0 C - 200 0 C at 15 0 C min., As the carrier gas (1 mL min)" 1 200 0 C - 250 0 C at 2 0 C min "1 , and 250 0 C for 10 min. The data were evaluated using HP ChemStation Rev. A09.03. FAMEs were identified by comparison with appropriate reference substances of FAMEs.

Um die Substrat- und Regiospezifität der putativen Desaturasen zu bestätigen, waren die füll length-cDNAs von MsΔ6 und MsΔ5 in pYES2, pESC-LEU and pESC-TRP kloniert worden. In diesen Vektoren stehen die Desaturase-Sequenzen unter Kontrolle des Galaktose-induzierbaren Promotors GALl bzw. GALlO. Die erhaltenen Plasmide wurden mit MsΔ6-pYES2, MsΔ6- pESC-LEU und MsΔ5-pESC-TRP bezeichnet. Die Klone wurden einzeln im S. cerevisiae- Stamm INVScI exprimiert. Beide Transfb rmanten wurden in Gegenwart potentieller Fett- säuresubstrate für Δ-6- und Δ-5 -Desaturasen inkubiert, nämlich jeweils 18:2Δ9'12, 18:3Δ9'12'15, 20:3Δ8'n'14 und 20:4Δ8'n'14'17. Bei Fütterung von α-Linolensäure (18:3Δ9'12'15) produzierten die Hefezellen, die den ORF von MsΔ6 exprimierten, eine neue Fettsäure. Mittels GC-MS-Analyse (Christie (1998) vide supra) konnte diese neue Fettsäure als Stearidonsäure (1 g:4Δ6'9'12'15^ identifziert werden, wodurch gezeigt war, dass die MsΔ6-cDNA für eine Δ-6-Fettsäuredesaturase kodiert. Die entsprechenden Fütterungsexperimente sind in Figur 2 gezeigt.To confirm the substrate and regiospecificity of the putative desaturases, the filling length cDNAs of MsΔ6 and MsΔ5 had been cloned into pYES2, pESC-LEU and pESC-TRP. In these vectors, the desaturase sequences are under the control of the galactose-inducible promoter GAL1 or GAL10. The plasmids obtained were designated MsΔ6-pYES2, MsΔ6-pESC-LEU and MsΔ5-pESC-TRP. The clones were individually expressed in S. cerevisiae strain INVScI. Both transformants were incubated in the presence of potential fatty acid substrates for Δ-6 and Δ-5-desaturases, namely 18: 2 Δ9 '12 , 18: 3 Δ9 ' 12 '15 , 20: 3 Δ8 ' n '14 and 20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 . Upon feeding α-linolenic acid (18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 ), the yeast cells expressing the ORF of MsΔ6 produced a new fatty acid. By GC-MS analysis (Christie (1998) vide supra), this new fatty acid could be identified as stearidonic acid (1 g : 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 ^), demonstrating that the MsΔ6 cDNA was responsible for a Δ-6 The corresponding feeding experiments are shown in FIG.

Die Expression von MsΔ5 unter Fütterung von Dihomo-γ-linolensäure (20:3Δ8'n'H) und ω3- Arachidonsäure (20:4Δ8'n'14'17) führte ebenfalls zu neuen Fettsäureprodukten, die Arachidonsäure (ARA, 20:4Δ5'8'n'14) bzw. Eicosapentaensäure (EPA, 20:5A5'8'n'14'17) entsprachen. Die Struktur wurde mittels GC-MS-Analyse bestätigt, wodurch gezeigt war, dass MsΔ5 eine Δ-5-Desaturase ist. Die entsprechenden Fütterungsexperimente sind in Figur 3 gezeigt.Expression of MsΔ5 feeding dihomo-γ-linolenic acid (20: 3 Δ8 ' n ' H ) and ω3-arachidonic acid (20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 ) also resulted in novel fatty acid products containing arachidonic acid (ARA, 20 : 4 Δ5 '8' n '14) or eicosapentaenoic acid (EPA, 2 0: 5 A5' 8 'n' 14 '17) corresponded. The structure was confirmed by GC-MS analysis to show that MsΔ5 is a Δ5-desaturase. The corresponding feeding experiments are shown in FIG.

Das MsΔ6 -Enzym zeigte eine sehr hohe Spezifität, nur die gefütterte α-Linolensäure wurde als Substrat verwendet und in Stearidonsäure mit 17 % Desaturierungseffizienz (pYES2-MsΔ6) und 35 % Desaturierungseffizienz (pESC-LEU-MsΔ6, welches die Translationsinitiierungssequenz ACATA aufweist) umgewandelt (Figur 4A). MsΔ5 scheint dagegen weniger spezifisch zu sein und setzt sowohl 20:3Δ8'n'14 als auch 20:4Δ8'n'14'17 als Substrat für die Desaturierung um. Die Desaturierungseffϊzienz von MsΔ5 mit 20:4 ' ' ' als Substrat war vergleichbar mit der mit 20:3 Δ8,π,i4 ^9 o/o bzw η o/o Umwandlung), wie aus Figur 4B ersichtlich ist.The MsΔ6 enzyme showed very high specificity, only the fed α-linolenic acid was used as substrate and in stearidonic acid with 17% desaturation efficiency (pYES2-MsΔ6) and 35% desaturation efficiency (pESC-LEU-MsΔ6, which is the translation initiation sequence ACATA) (Figure 4A). In contrast, MsΔ5 appears to be less specific and converts both 20: 3 Δ8 ' n ' 14 and 20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 as a substrate for desaturation. The desaturation efficiency of MsΔ5 with 20: 4 '''as a substrate was comparable to that with 20: 3 Δ8, π , i4 ^ 9 o / o and η o / o conversion, respectively , as can be seen from FIG. 4B.

Beispiel 7: LipidanalyseExample 7: Lipid analysis

Für die Lipidanalysen erfolgte die Expression in 120 ml-Kulturen. Geerntete Zellpellets wurden in 5 ml Chloroform/Methanol (1 :2) homogenisiert und die Lipide auf einem Schüttler für 4 h und anschließend für 20 h mit 5 ml Chloroform/Methanol (2: 1) bei 4 0C extrahiert. Die erhaltenen organischen Phasen wurden vereint und unter Stickstoff verdampft. Die verbleibenden Lipide wurden in 1 ml Chloroform gelöst. Die Auftrennung der Lipidklassen (neutrale Lipide und Phospholipide) wurde unter Verwendung einer Kieselgel-Säule (Bond Elut SI, 100 mg/ml; Varian, Darmstadt) erreicht. Die Lipidextrakte wurden auf die Kieselgel-Säule geladen, die zuvor mit Chloroform vorequilibriert worden war, und dann in die Lipidklassen durch Elution wie folgt fraktioniert: neutrale Fette mit Chloroform und Phospholipide mit Methanol/Eisessig (9: 1). Die Isolierung der einzelnen Komponenten aus der Phospholipid-Klasse wurde mittels Dünnschicht- Chromatographie (thin-layer-chromatography, TLC) mit Methanol/Chloroform/Eissessig (65:25:8) als Laufmittel und mit geeigneten Standards erreicht.For lipid analysis, expression was carried out in 120 ml cultures. Harvested cell pellets were homogenized in 5 ml chloroform / methanol (1: 2) and the lipids extracted on a shaker for 4 h and then for 20 h with 5 ml chloroform / methanol (2: 1) at 4 ° C. The resulting organic phases were combined and evaporated under nitrogen. The remaining lipids were dissolved in 1 ml of chloroform. Separation of the lipid classes (neutral lipids and phospholipids) was achieved using a silica gel column (Bond Elut SI, 100 mg / ml, Varian, Darmstadt). The lipid extracts were loaded onto the silica gel column previously pre-equilibrated with chloroform and then fractionated into the lipid classes by elution as follows: neutral fats with chloroform and phospholipids with methanol / glacial acetic acid (9: 1). The isolation of the individual components from the phospholipid class was achieved by means of thin-layer chromatography (TLC) with methanol / chloroform / glacial acetic acid (65: 25: 8) as the eluent and with suitable standards.

Ein Vergleich der isolierten Desaturasen mit bekannten Desaturasen ließ eine Acyl-CoA- abhängige Fettsäuredesaturierung in M. squamata vermuten. Die Verteilung der produzierten Fettsäuren in Lipidklassen kann ein Hinweis auf eine Acyl-CoA-spezifische Desaturierung sein. Aus diesem Grund wurden die Desaturase-exprimierenden Hefezellen mit exogener 18:3Δ9'12'15 oder 20:3 ' ' gefüttert und die Fettsäureverteilung in verschiedenen Lipidklassen analysiert. Im Fall der MsΔ6 -Expression konnte die neu gebildete 18:4Δ6'9'12'15 in der Fraktion der neutralen Lipide und in sämtlichen Phospholipiden nachgewiesen werden. Dieses Ergebnis ist in Figur 5 gezeigt. Die Anteile in den Phospholipiden variieren von 14 % in Phosphatidylethanolamin (PE) und Phosphatidylinositol/Phosphatidylserin (PI/P S) bis 22 % der Gesamt-Lipid-assoziierten Stearidonsäure in Phophatidylcholin (Figur 5A). Eine ähnliche Verteilung von 20:4Δ5'8'n'14 wurde nach Expression von MsΔ5 in den Komponenten der einzelnen Lipidklassen gefunden. Das Desaturierungsprodukt 20:4 ' ' ' konnte in sämtlichen Phospholipiden und in der neutralen Lipid-Fraktion nachgewiesen werden. Des weiteren wurde in den Fraktionen PC (27 %), PI/PS (36 %) und neutrale Fette (29 %) eine Anreicherung von Arachi donsäure in gleichen Mengen beobachtet, wie in Figur 5C gezeigt, während die Anreicherung in der Fraktion PE mit 8 % geringer war.A comparison of the isolated desaturases with known desaturases suggested an acyl-CoA-dependent fatty acid desaturation in M. squamata. The distribution of the produced fatty acids into lipid classes may be an indication of an acyl-CoA-specific desaturation. For this reason, the desaturase-expressing yeast cells were fed with exogenous 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 or 20: 3 '' and analyzed the fatty acid distribution in different lipid classes. In the fraction of the neutral lipids and phospholipids in all 4 Δ6 '9' 12 '15 be detected: in the case of expression MsΔ6 the newly formed 18 could. This result is shown in FIG. The proportions of phospholipids vary from 14% in phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylinositol / phosphatidylserine (PI / PS) to 22% of total lipid-associated stearidonic acid in phosphatidylcholine (Figure 5A). A similar distribution of 20: 4 Δ5 ' 8 ' n '14 was found after expression of MsΔ5 in the components of the individual lipid classes. The desaturation product 20: 4 '''could be detected in all phospholipids and in the neutral lipid fraction. Furthermore, in the fractions PC (27%), PI / PS (36%) and neutral fats (29%) an accumulation of arachidonic acid was observed in equal amounts, as shown in Figure 5C, while the enrichment in the fraction PE with 8% lower.

Die separate Expression der beiden Desaturasen, MsΔ6 und MsΔ5, wie in Figur 5 dargestellt, zeigt, dass die Desaturierungsprodukte der beiden Desaturasen in der Fraktion PC nicht sonderlich stark angereichert sind, sondern vielmehr in relativ hohen Anteilen in sämtlichen der verschiedenen analysierten Lipidspecies nachgewiesen werden konnten. Diese Beobachtung spricht dafür, dass MsΔ6 und MsΔ5 Acyl-CoA-Thioester eher als Substrate akzeptieren als Lipid-gebundene Acyl-Gruppen, wie es für die Acyl-CoA-spezifϊsche Δ-6-Desaturase aus O. tauri beobachtet wurde.The separate expression of the two desaturases, MsΔ6 and MsΔ5, as shown in Figure 5, shows that the desaturation products of the two desaturases in the PC fraction were not particularly highly enriched, but rather could be detected in relatively high proportions in all of the various lipid species analyzed , This observation suggests that MsΔ6 and MsΔ5 accept acyl-CoA thioesters as substrates rather than lipid-bonded acyl groups, as observed for the acyl-CoA specific Δ-6 desaturase from O. tauri.

Der Vermutung einer Acyl-CoA-spezifischen Desaturierung durch die isolierten Desaturasen aus M. squamata wurde in Co-Expressionsexperimenten weiter nachgegangen. Dabei wurden beide Enzyme MsΔ6 und MsΔ5 zusammen mit der Acyl-CoA-abhängigen Δ-6-Elongase aus P. patens, PSEl (Zank et al. (2002) vide supra) in Hefe exprimiert. Bei Fütterung von 18:3Δ9'12'15 als exogenes Substrat zeigte sich eine effiziente Biosynthese von Eicosapentaensäure (EPA), siehe Figur 6B, wobei EPA zu ungefähr 0,7 % der Gesamt-Fettsäuren akkumulierte (Figur 7). Die Akkumulation von EPA war bei Expression von MsΔ6 und MsΔ5 somit etwa 3 -fach höher als bei Expression der entsprechenden Lipid-abhängigen Desaturasen aus P. tricornutum (Figur 7), was auch von Domergue et al., 2002 (Eur. J. Biochem. 269: 4105-4113) berichtet wurde. Die höheren Produktionsraten von EPA bei Co-Expression der Desaturasen aus M. squamata und der P. patens Δ-6-Elongase resultierten aus der effizienten Δ6-Desaturierung des 18:3Δ9'12'15- Substrats (16 % Umwandlung) durch MsΔ6, der effizienten Elongation (97 % Umwandlung) des Δ 6-Desaturierungsprodukts 18:4 ' ' ' zu der entsprechenden C20-Fettsäure sowie der effizienten Δ 5-Desaturierung (20 % Umwandlung).The presumption of acyl-CoA-specific desaturation by the isolated desaturases from M. squamata was further investigated in co-expression experiments. Both enzymes MsΔ6 and MsΔ5 were expressed in yeast together with the acyl-CoA-dependent Δ-6 elongase from P. patens, PSE1 (Zank et al. (2002) vide supra). Feeding 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 as an exogenous substrate revealed efficient biosynthesis of eicosapentaenoic acid (EPA), see Figure 6B, wherein EPA accumulated to approximately 0.7% of the total fatty acids (Figure 7). The accumulation of EPA was thus approximately 3-fold higher when MsΔ6 and MsΔ5 were expressed than when expression of the corresponding lipid-dependent desaturases from P. tricornutum (FIG. 7) was also reported by Domergue et al., 2002 (Eur. J. Biochem 269: 4105-4113). The higher production rates of EPA upon co-expression of desaturases from M. squamata and P. patens Δ6 elongase resulted from the efficient Δ6 desaturation of the 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 substrate (16% conversion) by MsΔ6 , the efficient elongation (97% conversion) of the Δ6 desaturation product 18: 4 '''to the corresponding C20 fatty acid as well as the efficient Δ5 desaturation (20% conversion).

Bei Verwendung Lipid-abhängiger Desaturasen in Kombination mit einer CoA-spezifischen Elongase war die EP A- Akkumulation nicht so signifikant, da die Fettsäureintermediate wegen des zusätzlichen Transacylierungsschritts, der erforderlich ist, um Intermediate zwischen dem PC-Pool und dem Acyl-CoA-Pool hin und her zu bewegen, vermutlich den betroffenen Enzymen weniger effizient dargeboten werden. Das indikative Fettsäureintermediat 18:4Δ6'9'12'15 akkumulierte in höherem Ausmaß als bei Expression der M. squamata-EnzymQ beobachtet werden konnte, was für eine weniger effiziente Umwandlung für die Δ-6-Desaturierung (6 % Umwandlung), die Δ-6-Elongation (61 % Umwandlung) und in Folge geringere Δ-5- Desaturierung (14 % Umwandlung) spricht.Using lipid-dependent desaturases in combination with a CoA-specific elongase, EPA accumulation was not as significant as the fatty acid intermediates are intermediates between the PC pool and the acyl-CoA pool because of the additional transacylation step required to move back and forth, probably less efficiently presented to the affected enzymes. The indicative fatty acid intermediate 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 accumulated to a greater extent than could be observed with expression of M. squamata enzyme Q, indicating less efficient conversion for Δ-6 desaturation (6% conversion) Δ6 elongation (61% conversion) and consequently lower Δ5 desaturation (14% conversion).

Die Anwesenheit von 20:3Δ11'14'17 und 20:4Δ5'n'14'17 in beiden Profilen ging auf die Elongation von 18:3 ' ' 5 durch PSEl und nachfolgende Desaturierung durch MsΔ5 zurück. Diese Nebenprodukte der Δ-6-Elongationsreaktion waren unerwartet und akkumulierten nur aus dem Grund, dass eine große Menge an 18:3Δ9'12'15 gefüttert worden war. Die Synthese von 20:4Δ5'n'14'17 zeigt das breite Substratspektrum des MsΔ5 -Enzyms. Beispiel 8: Klonierung in Pflanzenexpressionsvektoren und Erzeugung transgener Pflanzen und Fettsäureanalyse der transgenen PflanzenThe presence of 20: 3 Δ11 ' 14 ' 17 and 20: 4 Δ5 ' n ' 14 '17 in both profiles was due to the elongation of 18: 3'' 5 by PSEl and subsequent desaturation by MsΔ5. These by-products of the Δ-6 elongation reaction were unexpected and only accumulated for the reason that a large amount of 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 had been fed. The synthesis of 20: 4 Δ5 ' n ' 14 '17 shows the broad substrate spectrum of the MsΔ5 enzyme. Example 8: Cloning into Plant Expression Vectors and Generation of Transgenic Plants and Fatty Acid Analysis of Transgenic Plants

Zur Herstellung langkettiger, mehrfach ungesättigter Fettsäuren in Pflanzen werden die im erfindungsgmäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen, die für eine Δ-6-Desaturase- und eine Δ-5-Desaturase-Aktivität codieren, werden in einer Expressionskassete allein oder bevortzugt in Kombination mit anderen Nukleinsäuresequenzen, die für eine Δ-6-Elongase, eine Δ-5-Elongase, eine Δ-4-Desaturase, eine ω-3-Desaturase, eine Δ-12-Desaturase, eine Δ-15- Desaturase, eine bifunktionale Δ-12- und Δ-15-Desaturase, eine Lysophospholipid- Acyltransferase, eine Diacylglycerol-Acyltransferase oder eine Phospholipid-Diacylglycerol- Acyltransferase codieren, in eine geeignete Pflanze eingebracht und dort exprimiert. Es kann im Nukleinsäurekonstrukt mehr als eine Nukleinsäuresequenz einer enzymatischen Aktivität wie z.B. einer Δ-6-Desaturase, Δ-5-Desaturase, Δ-6-Elongase, Δ-5-Elongase, Δ-4-Desaturase, ω-3- Desaturase, Δ-12-Desaturase, Δ-15-Desaturase, bifunktionalen Δ-12- und Δ-15-Desaturase, Lysophospholipid-Acyltransferase, Diacylglycerol-Acyltransferase und/oder Phospholipid-For the production of long-chain, polyunsaturated fatty acids in plants, the nucleic acid sequences used in the method according to the invention which code for a Δ6-desaturase and a Δ5-desaturase activity are expressed in an expression cassette alone or in a preferred manner in combination with other nucleic acid sequences, for a Δ6 elongase, a Δ5 elongase, a Δ4-desaturase, an ω3-desaturase, a Δ12-desaturase, a Δ15-desaturase, a bifunctional Δ12 and Δ15-desaturase, a lysophospholipid acyltransferase, a diacylglycerol acyltransferase or a phospholipid diacylglycerol acyltransferase, are introduced into and expressed in a suitable plant. There may be more than one nucleic acid sequence of an enzymatic activity, e.g. a Δ6-desaturase, Δ5-desaturase, Δ6-elongase, Δ5-elongase, Δ4-desaturase, ω-3-desaturase, Δ12-desaturase, Δ15-desaturase, bifunctional Δ 12 and Δ 15 desaturase, lysophospholipid acyltransferase, diacylglycerol acyltransferase and / or phospholipid

Diacylglycerol- Acyltransferase enthalten sein. Zur Expression der in dieser Erfindung genannten Nukleinsäuresequenzen in Pflanzen wie Brassica-Arten wie Raps, Sonnenblume, Sojabohne, Linum-Arten wie Öllein, Mais, Roggen, Weizen, Hafer, Crambe, Triticale, Reis, Gertse, Kartoffel, Ackerbohne -Arten wie Vicia faba, Erbse, Ölpalme, Kokosnuss, Erdnuss, Borretsch werden Promotoren eingesetzt, die in Pflanzenzellen aktiv sind und die Expression derDiacylglycerol acyltransferase be included. For expression of the nucleic acid sequences mentioned in this invention in plants such as Brassica species such as oilseed rape, sunflower, soybean, linum species such as oillein, corn, rye, wheat, oats, crambe, triticale, rice, greens, potatoes, field beans such as Vicia faba, pea, oil palm, coconut, peanut, borage are promoters that are active in plant cells and the expression of the

Nukleinsäuresequenz(en) in Pflanzenzellen gewährleisten. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Promotoren mit konstutiver und/oder samenspezifscher und/oder gewebspezifϊscher Aktivität. Zum Einbringen der Nukleinsäuren bzw. Nukleinsäurekonstrukte werden die im Rahmen dieser Erfindung eingesetzten Nukleinsäuren bevorzugt einer Amplifikation und einer Ligation mittels Polymerasekettenreaktion (beispielsweise in Anlehnung an das Protokoll der Pfu-DNA- Polymerase oder Taq-Polymerase) bzw. T4-DNA Ligase oder anderer DNA-ligierender Enzyme unterzogen. Die Primer sollten so gewählt werden, dass die Amplifikation des gesamten codierenden Bereichs der in diesem Verfahren beschriebenen Nukleinsäuren erlaubt ist. Die Nukleinsäuren können dann in für die Expression in Mikroorganismen oder Pflanzenzellen geeignete Verktorsysteme eingebracht werden. Hierzu gehören insbesondere Vektoren, die in mikrobiellen Systemen replizierbar sind und vor allem Vektoren, die eine effiziente Klonierung in Hefen, Mikroorganismen oder Pilzen gewährleiseten, und die stabile Transformation von Pflanzen, wie z.B. mittels Agrobakterium vermittelte Transformation. Geeignete Transformationsmethoden für Pflanzen sind dem Fachman bekannt und beruhen auf T-DNA vermittelte Transformation geeignete binäre und co -integrierte Vektorsysteme. DieEnsure nucleic acid sequence (s) in plant cells. These are preferably promoters with a constant and / or seed-specific and / or tissue-specific activity. For introducing the nucleic acids or nucleic acid constructs, the nucleic acids used in the context of this invention are preferably amplification and ligation by means of polymerase chain reaction (for example, following the protocol of the Pfu-DNA reaction). Polymerase or Taq polymerase) or T4 DNA ligase or other DNA-ligating enzymes. The primers should be chosen to allow amplification of the entire coding region of the nucleic acids described in this method. The nucleic acids can then be introduced into suitable for expression in microorganisms or plant cells Verktorsysteme. These include, in particular, vectors which are replicable in microbial systems and, above all, vectors which ensure efficient cloning in yeasts, microorganisms or fungi, and the stable transformation of plants, such as Agrobacterium-mediated transformation. Suitable transformation methods for plants are known in the art and are based on T-DNA mediated transformation suitable binary and co-integrated vector systems. The

Vektorsysteme umfassen weitere cis-regulatorische Elemente und Selektionsmarker. Die Transformation der Pflanzen wird in Anlehnung an Standardprotokolle und die Selektion der Trans formanten wird mittels des Selektionsmarkers erlaubt.Vector systems include additional cis-regulatory elements and selection markers. The transformation of the plants is based on standard protocols and the selection of trans formants is allowed by means of the selection marker.

Die Fettsäureanalyse der transgenen Pflanzen erfolgt geeigneterweise in Form einerThe fatty acid analysis of the transgenic plants is suitably carried out in the form of a

Fettsäureanalyse der transgenen Samen, z.B. transgenen Raps-Samen (Brassica napus). Dabei kann folgenden Protokoll einer Einzelsamenanalyse durchgeführt werden:Fatty acid analysis of transgenic seeds, e.g. transgenic oilseed rape seeds (Brassica napus). The following protocol of a single seed analysis can be carried out:

Transgene Einzelsamen werden mit Hilfe einer Nadel aufgebrochen und die Fettsäuren durch die Zugabe von 10 μl TMSH (Macherey-Nagel) derivatisiert. Nach Abdampfen des TMSH werden die Einzelsamen-Proben in 5 μl Acetonitril aufgenommen. Die Fettsäurebestimmung erfolgt über GC-Analyse (siehe Beispiel 6 "Fettsäureanalyse). Beispiel 9: Acyl-CoA-Spezies, Synthese, Extraktion und AnalyseSingle transgenic seeds are disrupted using a needle and the fatty acids are derivatized by the addition of 10 μl of TMSH (Macherey-Nagel). After evaporation of the TMSH, the single seed samples are taken up in 5 μl acetonitrile. The fatty acid determination is carried out by GC analysis (see Example 6 "fatty acid analysis). Example 9: Acyl-CoA species, synthesis, extraction and analysis

Authentische Standards für gesättigte und einfach ungesättigte Acyl-CoA-Ester mit Acyl- Kettenlängen von C 12 bis Cl 8 wurden von Sigma bezogen. Standards für mehrfach ungesättigte Acyl-CoAs (18:3Δ9'12'15, 18:4Δ6'9'12'15, 20:3Δ8'n'14, 20:4Δ8'n'14'17 und 20:5Δ5'8'n'14'17) wurden enzymatisch unter Verwendung einer rekombinanten Acyl-CoA-Synthetase aus Pseudomonas sp. (Sigma) synthetisiert. Das Reaktionsgemisch (200 μl), enthaltend 100 mM Tris-HCl, pH 8,1, 10 mM MgCl2, 5 mM ATP, 5 mM CoASH, 2 mM DTT, 25 μM freie Fettsäure, und 2,5 Einheiten der Acyl-CoA-Synthetase wurde für zwei Stunden bei 37°C inkubiert. Die Reaktion wurde mit 50 μl von Eisessig/Ethanol 1:1 (v/v) gestoppt, die gewünschten wässrigen Phasen wurden mit Benzin gewaschen, um restliche freie Fettsäuren zu entfernen. Nach der Aufreinigung der Acyl- CoA-Spezies an einer Seppak-Säule (Strata C18-E; Phenomenex) unter Verwendung von Acetonitril als Elutionsmittel wurden die Proben unter Argon getrocknet und in 50 mM Mes, pH 5,0 aufgelöst.Authentic standards for saturated and monounsaturated acyl-CoA esters with acyl chain lengths from C 12 to Cl 8 were obtained from Sigma. Standards for polyunsaturated acyl-CoAs (18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 , 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 , 20: 3 Δ8 ' n '14 , 20: 4 Δ8 ' n ' 14 ' 17 and 2 0 : 5 Δ5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 ) were purified enzymatically using a recombinant acyl-CoA synthetase from Pseudomonas sp. (Sigma) synthesized. The reaction mixture (200 μl) containing 100 mM Tris-HCl, pH 8.1, 10 mM MgCl 2 , 5 mM ATP, 5 mM CoASH, 2 mM DTT, 25 μM free fatty acid, and 2.5 units of the acyl-CoA Synthase was incubated for two hours at 37 ° C. The reaction was stopped with 50 μl of glacial acetic acid / ethanol 1: 1 (v / v), the desired aqueous phases were washed with petrol to remove residual free fatty acids. After purification of the acyl-CoA species on a Seppak column (Strata C18-E, Phenomenex) using acetonitrile as the eluent, the samples were dried under argon and dissolved in 50 mM Mes, pH 5.0.

Zur Acyl-CoA- Analyse von Hefezellen wurden 20 ml der Flüssigkulturen bei einer ODÖOO von 1 ,5 bis 2,0 geerntet und die Acyl-CoA-Spezies wurden extrahiert wie beschrieben in Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389(2): 483-490. Die Umwandlung der Acyl-CoA-Ester in ihre Etheno- Derivate und die Acyl-CoA- Analyse wurden durchgeführt wie beschrieben von Larson and Graham (2001) Plant J. 25(1): 115-125. For acyl-CoA analysis of yeast cells, 20 ml of the liquid cultures were harvested at an OD0000 of 1.5 to 2.0 and the acyl-CoA species were extracted as described in Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389 (2): 483-490. Conversion of the acyl-CoA esters to their etheno derivatives and acyl-CoA analysis were performed as described by Larson and Graham (2001) Plant J. 25 (1): 115-125.

Beispiel 10: Verteilung der MsΔ6- und MsΔ5-Desaturierungsprodukte in verschiedenen Lipidklassen in HefeExample 10: Distribution of MsΔ6 and MsΔ5 desaturation products in different lipid classes in yeast

Da die Verteilung der Produktfettsäuren in verschiedenen Lipidklassen als ein Indikator für die Desaturierung im Acyl-CoA-Pool dienen kann, wurden Hefekulturen, die MsΔ6 und MsΔ5 exprimieren, mit exogenem 18:3Δ9'12'15 bzw. 20:3Δ8'n'14 versetzt und die Fettsäureverteilung in den einzelnen Lipidklassen wurde analysiert. Parallel dazu wurden die gleichen Experimente mit der Acyl-CoA-abhängigen OtΔ6- und der Lipid-abhängigen PtΔ6- und PtΔ5-Desaturase durchgeführt. Bei allen getesteten Δ6-Desaturasen wurde 18:4Δ6'9'12'15, das durch Δ6- Desaturierung des 18:3Δ9'12'15-Substrats produziert wurde, vorherrschend in der neutralenSince the distribution of product fatty acids in different lipid classes can serve as an indicator of desaturation in the acyl-CoA pool, yeast cultures expressing MsΔ6 and MsΔ5 were treated with exogenous 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 and 20: 3 Δ8 ' n, respectively '14 and the fatty acid distribution in the individual lipid classes was analyzed. In parallel, the same experiments were performed with the acyl-CoA-dependent OtΔ6 and the lipid-dependent PtΔ6 and PtΔ5 desaturase. For all Δ6-desaturases tested, 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 , which was produced by Δ6 desaturation of the 18: 3 Δ9 ' 12 '15 substrate, was predominantly in the neutral

Lipidfraktion und in PC detektiert und zu einem geringeren Grad in den anderen analysierten Phospholipiden (Abb. 8A). Wie für eine Lipid-abhängige Desaturase erwartet wurde, resultierte die Expression von PtΔ6 in der Akkumulierung des 18:4Δ6'9'12'15-Produkts vor allem in Phosphatidylcholin (PC), wogegen 18:4Δ6'9'12'15 bei der Expression der CoA-abhängigen OtΔ6 zwischen neutralen Lipiden und PC in etwa gleich verteilt war . Die Expression von MsΔ6 resultierte sogar in einer verstärkten Akkumulation von 18:4 ' ' ' in neutralen Lipiden gegenüber PC, was zeigt, dass die MsΔ6-Desaturierung nicht Lipid-abhängig ist. Das 18:4 ' ' ' 5 -Produkt war in allen Δ6-Desaturase-Expressionskulturen in Phosphatidylinositol mit Phosphatidylserin (P I/PS), Phosphatidylethanolamin (PE) und Diphosphatidylglycerin (CL) in etwa gleich verteilt.Lipid fraction and in PC and to a lesser degree in the other phospholipids analyzed (Figure 8A). As expected for a lipid-dependent desaturase, the expression of PtΔ6 in the accumulation of the 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 product resulted mainly in phosphatidylcholine (PC), whereas 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 ' 15 in the expression of the CoA-dependent OtΔ6 between neutral lipids and PC was approximately equally distributed. The expression of MsΔ6 even resulted in an increased accumulation of 18: 4 '''in neutral lipids over PC, indicating that MsΔ6 desaturation is not lipid dependent. The 18: 4 "' 5 product was approximately evenly distributed in all Δ6-desaturase expression cultures in phosphatidylinositol with phosphatidylserine (PI / PS), phosphatidylethanolamine (PE) and diphosphatidylglycerol (CL).

Wenn die Δ5-Desaturasen hinsichtlich der Verteilung des Desaturierungsprodukts 20:4 ' ' ' in den Lipidklassen getestet wurden, wurde das Produkt in der neutralen Lipidfraktion und in allen analysierten Phospholipiden nachgewiesen (Abb. 8 B). Wenn MsΔ5 exprimiert wurde, akkumulierte 20:4Δ5'8'n'14 ungefähr gleichmäßig in PC, PI/PS, PE, CL und in der neutralen Lipidfraktion wie in Abb. 8 B gezeigt. Im Gegensatz dazu akkumulierte 20:4 ' ' ' , das durch die Expression von PtΔ5 gebildet wurde, vor allem in PC und wurde nur in geringen Mengen in PI/PS (10%), PE (5%) oder DPG (6%) nachgewiesen. Im Gegensatz zu den Ergebnissen für die Lipid-spezifischen Desaturasen (wie hier zum Beispiel PtΔ5), bei denen die Desaturierungsprodukte vor allem in PC angereichert sind (Domergue et al. (2003) J. Biol. Chem. 278: 35115-35126), zeigen die Daten, dass Fettsäuren, die durch MsΔ6 und MsΔ5 produziert werden, nicht vorrangig mit PC assoziieren und in ungefähr gleichen Mengen in allen analysierten Lipid-Spezies detektiert werden können. Diese Ergebnisse deuten daraufhin, dass MsΔ6 und MsΔ5 Acyl-CoA-Thioester anstelle von Lipid-gebundenen Acylgruppen als Substrate verwenden.When the Δ5-desaturases were tested for the distribution of the desaturation product 20: 4 '''in the lipid classes, the product was detected in the neutral lipid fraction and in all the phospholipids analyzed (Figure 8B). If MsΔ5 was expressed, accumulated 20: 4 Δ5 '8' n '14 approximately equally in PC PI / PS, PE, CL and in the neutral Lipid fraction as shown in Fig. 8B. In contrast, 20: 4 ''', which was formed by the expression of PtΔ5, accumulated mainly in PC and was only found in small amounts in PI / PS (10%), PE (5%) or DPG (6%). demonstrated. In contrast to the results for the lipid-specific desaturases (such as, for example, PtΔ5), in which the desaturation products are enriched in particular in PC (Domergue et al. (2003) J. Biol. Chem. 278: 35115-35126), The data show that fatty acids produced by MsΔ6 and MsΔ5 are not primarily associated with PC and can be detected in approximately equal amounts in all lipid species analyzed. These results indicate that MsΔ6 and MsΔ5 use acyl-CoA thioesters instead of lipid-bonded acyl groups as substrates.

Bei dem Vergleich der OtΔ6 mit der neuen MsΔ6 stellte sich heraus, dass die letzt genannte Desaturase hoch spezifisch für die ω-3 -Fettsäure 18:3 ' ' ist, während OtΔ6 auch die Fettsäure 18 :2Δ9'12 umsetzt (Abb. 9).The comparison of OtΔ6 with the new MsΔ6 revealed that the latter desaturase is highly specific for the ω-3 fatty acid 18: 3 '', while OtΔ6 also converts the fatty acid 18: 2 Δ9 '12 (Figure 9) ).

Beispiel 11 : Nachweis der Desaturierungsprodukte von MsΔ6 und MsΔ5 im Acyl-CoA-PoolExample 11: Detection of Desaturation Products of MsΔ6 and MsΔ5 in the Acyl-CoA Pool

Zur direkten Bestätigung der Acyl-CoA- Abhängigkeit von MsΔ6 und MsΔ5 wurden die Acyl- CoA-Profile für die jeweiligen Hefe -Expressionskulturen bestimmt. Kontrollkulturen, die OtΔ6, PtΔ6 oder PtΔ5 exprimieren, wurden parallel dazu getestet. Die dargestellten Daten wurden erhalten durch das Verfahren, das bei Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389(2): 483-490 beschrieben ist. Exogene Substrate (18:3Δ9'12'15 für Δ6-Desaturasen oder 20:3Δ8'n'14 für Δ5- Desaturasen) wurden bei einer optischen Dichte von 1,5 bis 2,0 zu den induzierten Hefekulturen zugegeben. Innerhalb von fünf Minuten nach Zugabe von exogenem 18:3Δ9'12'15-Substrat zu den Kulturen, die MsΔ6, OtΔ6 oder PtΔ6 exprimierten, wurde 18:3Δ9'12'15 als neuer Peak in den Gesamtfettsäure-Pools und im Acyl-CoA-Pool der jeweiligen Kulturen detektiert (Abb. 10 A). Zusätzlich tauchte ein zweiter neuer Peak entsprechend 18:4A6'9'12'15, dem Produkt der Δ6- Desaturierung, gleichzeitig im Acyl-CoA-Pool der Hefe, die MsΔ6 und OtΔ6 exprimierte, aber nicht in dem Acyl-CoA-Pool der Hefe, die PtΔ6 exprimierte, auf (Abb. 10 A). Das 18:4Δ6'9'12'15- Produkt war zu diesem frühen Zeitpunkt in keiner der Kulturen im Gesamtfettsäure -Pool detektierbar und 18:4Δ6'9'12'15 tauchte in den Gesamtfettsäure-Profilen der Kulturen, die MsΔ6, OtΔ6 bzw. PtΔ6 exprimierten, erst zu Zeitpunkten nach einer Stunde nach Zugabe von 18:3 ' ' auf. Nach einer Stunde tauchten Spuren von 18:4Δ6'9'12'15 auch im Acyl-CoA-Pool der Hefe, die PtΔ6 exprimierte, auf (Daten nicht gezeigt). Das Auftreten des Δ6-Desaturase-Produkts im Acyl- Co A-Pool vor dem Auftreten im Gesamtfettsäure -Pool lässt darauf schließen, dass MsΔ6For direct confirmation of the acyl-CoA dependence of MsΔ6 and MsΔ5, the acyl-CoA profiles were determined for the respective yeast expression cultures. Control cultures expressing OtΔ6, PtΔ6 or PtΔ5 were tested in parallel. The data presented were obtained by the method described in Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389 (2): 483-490. Exogenous substrates (18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 for Δ6-desaturases or 20: 3 Δ8 ' n ' 14 for Δ5-desaturases) were added to the induced yeast cultures at an optical density of 1.5 to 2.0. Within five minutes after adding exogenous 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 substrate to the cultures expressing MsΔ6, OtΔ6 or PtΔ6, 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 became the new peak in the Total fatty acid pools and in the acyl CoA pool of the respective cultures detected (Fig. 10 A). In addition, a second new peak corresponding to 18: 4 A6 ' 9 ' 12 '15 , the product of Δ6 desaturation, appeared simultaneously in the yeast acyl-CoA pool expressing MsΔ6 and OtΔ6, but not in the acyl-CoA pool of the yeast expressing PtΔ6 (Figure 10 A). The 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 product was not detectable in any of the total fatty acid pool cultures at this early stage and 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 ' 15 appeared in the total fatty acid profiles of the cultures, MsΔ6, OtΔ6 and PtΔ6 expressed, respectively, at times after one hour after addition of 18: 3 ". After one hour, traces of 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 also appeared in the acyl-CoA pool of the yeast expressing PtΔ6 (data not shown). The appearance of the Δ6-desaturase product in the acyl-Co A pool prior to its appearance in the total fatty acid pool suggests that MsΔ6

18:3Δ9'12'15 zu 18:4Δ6'9'12'15 in einer Acyl-CoA-abhängigen Weise desaturiert, was mit den Daten für OtΔ6 übereinstimmt, die von Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389(2): 483-490 veröffentlicht wurden. Umgekehrt weist das verzögerte Auftreten des 18:4Δ6'9'12'15-Produkts im Acyl-CoA-Pool bei der Expression von PtΔ6 daraufhin, dass die Desaturierung durch PtΔ6 an Fettsäuren auftritt, die an Phospholipide gebunden sind, und nicht an denen, die mit CoA assoziiert sind.18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 to 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 in an acyl-CoA dependent manner, which is consistent with the data for OtΔ6 described by Domergue et al. (2005) Biochem. J. 389 (2): 483-490. Conversely, the delayed appearance of the 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 product in the acyl-CoA pool in the expression of PtΔ6 indicates that desaturation by PtΔ6 occurs on fatty acids attached to phospholipids rather than those associated with CoA.

Veränderungen in den Gesamtfettsäuren und dem Acyl-CoA-Pool bei der Expression der Δ5- Desaturasen MsΔ5 und PtΔ5 wurden unmittelbar vor der Zugabe von exogenem 20:3 Δ8'n'14- Substrat und dann nach 1 ,4, 8 und 24 h analysiert, da diese Desaturasen nicht so effizient wie die Δ6-Desaturasen waren und die Δ5-Desaturierungsprodukte nur zu diesen späteren Zeitpunkten nachweisbar waren. Innerhalb von 1 h nach Zugabe von exogenem 20:3 ' ' -Substrat zu Kulturen, die MsΔ5 oder PtΔ5 exprimierten, wurde 20:3Δ8'n'14 als neuer Peak in den Gesamtfettsäure-Pools und in den Acyl-CoA-Pools aller Kulturen nachgewiesen. Nach 4h erschien ein zweiter neuer Peak, der dem 20^5'8'1 lll4-Produkt der Δ5 -Desaturierung entspricht, im Gesamtfettsäure -Pool der Hefe, die PtΔ5 exprimierte, aber nicht in dem der Hefe, die MsΔ5 exprimierte (Abb. 10B). In MsΔ5 -Kulturen war das 20:4Δ5'8'π'14-Produkt bis acht Stunden nach Substratzugabe nicht nachweisbar, als 20:4 ' ' ' im Acyl-CoA-Pool erschien, aber war im Gesamtfettsäure-Pool immer noch nicht nachweisbar (Abb. 10 B). Nur zu Zeitpunkten, die über acht Stunden nach Zugabe von 20:3Δ8'n'14 hinausgingen, waren Spuren von 20:4Δ5'8'n'14 im Gesamtfettsäure-Pool der Hefe, die MsΔ5 exprimierte, nachweisbar (Abb. 10B).Changes in the total fatty acids and the acyl-CoA pool in the expression of the Δ5-desaturases MsΔ5 and PtΔ5 were analyzed immediately before the addition of exogenous 20: 3 Δ8 ' n ' 14 substrate and then at 1, 4, 8 and 24 h since these desaturases were not as efficient as the Δ6-desaturases and the Δ5 desaturation products were detectable only at these later times. Within 1 h after addition of exogenous 20: 3 "substrate to cultures expressing MsΔ5 or PtΔ5, 20: 3 Δ8 ' n ' 14 became the new peak in the total fatty acid pools and in the acyl-CoA pools of all Proven cultures. After 4h, a second new peak corresponding to the 20 ^ 5 ' 8 ' 1 lll4 product of Δ5 desaturation appeared, in the total fatty acid pool of the yeast expressing PtΔ5, but not that of the yeast expressing MsΔ5 (Figure 10B). In MsΔ5 cultures, the 20: 4 Δ5 ' 8 ' π '14 product was undetectable until eight hours after substrate addition , when 20: 4''' appeared in the acyl-CoA pool but still was not in the total fatty acid pool detectable (Fig. 10 B). Only at times exceeding eight hours after the addition of 20: 3 Δ8 ' n ' 14 were traces of 20: 4 Δ5 ' 8 ' n '14 in the total fatty acid pool of yeast expressing MsΔ5 detectable (Figure 10B ).

Beispiel 12: Verlängerung der Desaturierungsprodukte von MsΔ6 und MsΔ5Example 12: Extension of Desaturation Products of MsΔ6 and MsΔ5

Um einen weiteren Beweis dafür zu liefern, dass MsΔ6 und MsΔ5 Acyl-CoA-abhängigeTo provide further evidence that MsΔ6 and MsΔ5 are acyl-CoA dependent

Desaturasen sind, wurden die Desaturasen einzeln mit Acyl-CoA-Elongasen koexprimiert. Der Hintergrund dieses Experiments ist, dass die Fettsäureverlängerung im Acyl-CoA-Pool stattfindet (Domergue et al. (2003) J. Biol. Chem. 278: 35115-35126) und dass Fettsäuren, die im Acyl- CoA-Pool desaturiert wurden, effizienter verlängert werden als solche, die durch Lipid-abhängige Enzyme desaturiert wurden und dadurch zusätzliche Acyl-Transferase-Aktivitäten erfordern. Die Effizienz der kombinierten Desaturierungen/Verlängerungen wurde im gleichen Zusammenhang verglichen mit der, die aus der Expression der bekannten Desaturasen OtΔ6, PtΔ6 oder PtΔ5 resultierte.Desaturases, the desaturases were individually coexpressed with acyl-CoA elongases. The background of this experiment is that fatty acid extension takes place in the acyl-CoA pool (Domergue et al (2003) J. Biol. Chem. 278: 35115-35126) and that fatty acids desaturated in the acyl-CoA pool be extended more efficiently than those that have been denatured by lipid-dependent enzymes and thereby require additional acyl-transferase activities. The efficiency of the combined desaturations / extensions was compared in the same way to that resulting from the expression of the known desaturases OtΔ6, PtΔ6 or PtΔ5.

Die Δ6-Desaturasen wurden einzeln in Hefe mit der Δ6-Elongase PSEl aus dem MoosThe Δ6-desaturases were isolated in yeast with the Δ6-elongase PSE1 from the moss

Physcomitrella patens (Zank et al. (2002) Plant J. 31: 255-268; Abb. 11 A) koexprimiert. Im Falle von MsΔ6 und OtΔ6 war das Desaturierungsprodukt 18:4Δ6'9'12'15 kaum nachweisbar und wurde zu nahezu 100% zum Endprodukt der Elongation, 20:4Δ8'n'14'17, verlängert. Das zusätzliche Elongationsprodukt, 20:3Δ11'14'17, entspricht der zugefύtterten Fettsäure, 18:3Δ9'12'15, und zeigt, dass Δ9-desaturierte Fettsäuren auch als Substrate für PSEl dienen, wie schon beschrieben (Zank et al. (2002) Plant J. 31 : 255-268). Im Unterschied zur Situation mit MsΔ6 resultierte die Expression von PtΔ6 in der Akkumulation des Δ6-Desaturierungsprodukts 18 :4 Δ6,9,i2,i5 und ein geringerer Teil (ca. 60%) des 18:4Δ6'9'12'15 wurde zu 20:4Δ8'n'14'17 verlängert. Exogen zugegebenes 18:3 ' ' wurde besser und mit höherer Effizienz durch PSEl elongiert als das Desaturierungsprodukt von PtΔ6, was konsistent ist mit der Aktivierung von exogen zugegebenen Fettsäuren zu Acyl-CoA-Formen.Physcomitrella patens (Zank et al. (2002) Plant J. 31: 255-268, Fig. 11 A). In the case of MsΔ6 and OtΔ6, the desaturation product 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 was barely detectable and was nearly 100% extended to the end product of the elongation, 20: 4 Δ8 ' n ' 14 ' 17 . The additional elongation product , 20: 3 Δ11 ' 14 ' 17 , corresponds to the fed fatty acid, 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 , and shows that Δ9-desaturated fatty acids also serve as substrates for PSE1, as before (Zank et al. (2002) Plant J. 31: 255-268). In contrast to the situation with the expression of MsΔ6 PtΔ6 resulted in the accumulation of the Δ6-Desaturierungsprodukts 18: 4 Δ6,9, i2, i5 and a g eri ngerer part (about 60%) of 18: 4 Δ6 '9' 12 ' 15 was extended to 20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 . Exogenously added 18: 3 "was better and more efficiently elongated by PSEI than the desaturation product of PtΔ6, which is consistent with the activation of exogenously added fatty acids to acyl-CoA forms.

Die Δ5-Desaturasen MsΔ5 und PtΔ5 wurden in Hefe mit der OtELO5 Δ5-Elongase aus O. tauri koexprimiert (Meyer et al. (2004) J Lipid Res. 45(10):1899-1909). Den Expressionskulturen wurde 20:4Δ8'n'14'17, das ω3-Substrat der Δ5-Desaturasen, zugesetzt, da die O. tauri Δ5-Elongase ω3 -Fettsäure-Substrate gegenüber ω6-Substraten bevorzugt (Meyer et al. (2004) J Lipid Res. 45(10):l 899-1909). Wie in Abb. 11 B gezeigt, wurde das Desaturierungsprodukt von MsΔ5, 20:5 Δ5,8,n,i4,i7 (EPA)5 fast vollständig zu 22:5Δ7'10'13'16'19verlängert (Verlängerung ca 90%), wogegen die Lipid-abhängige Desaturase PtΔ5 zu einer Akkumulierung der Lipid-gebundenen Desaturierungs-Intermediate (hier 20:5Δ5'8'n'14'17 (EPA)) führte (Abb. 11 B) und die Elongationseffizienz gering war (ca. 24%).The Δ5-desaturases MsΔ5 and PtΔ5 were coexpressed in yeast with the OtELO5 Δ5 elongase from O. tauri (Meyer et al. (2004) J Lipid Res. 45 (10): 1899-1909). 20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 , the ω3 substrate of the Δ5-desaturases, was added to the expression cultures, since the O. tauri Δ5 elongase omega3 fatty acid substrates is preferred over ω6 substrates (Meyer et al ) J Lipid Res. 45 (10): 1 899-1909). As shown in Fig. 11 B, the desaturation product of MsΔ5, 20: 5 Δ5,8, n , i4, i7 ( EPA ) 5 was almost completely extended to 22: 5 Δ7 ' 10 ' 13 ' 16 ' 19 (extension ca 90 %), whereas the lipid-dependent desaturase PtΔ5 led to an accumulation of the lipid-bound desaturation intermediates (here 20: 5 Δ5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 (EPA)) (Figure 11 B) and the elongation efficiency was low (about 24%).

Alle Daten zusammengefasst zeigen, dass sowohl MsΔ6 als auch MsΔ5 Acyl-CoA-abhängige Fettsäure-Desaturasen sind.Collectively, all data show that both MsΔ6 and MsΔ5 are acyl-CoA-dependent fatty acid desaturases.

Beispiel 13: Etablierung der Acyl-CoA-abhängigen EPA-Biosynthese in Arabidopsis thalianaExample 13 Establishment of Acyl-CoA-dependent EPA Biosynthesis in Arabidopsis thaliana

Die Etablierung eines Acyl-CoA-abhängigen EPA Biosynthesewegs in Hefe hat gezeigt, daß es möglich ist, durch ausschließlich Acyl-CoA-spezifische Enzymaktivitäten den Engpaß des Substrat-/Produkttransports zwischen CoA und Lipiden zu umgehen und die bei der Lipid- abhängigen Desaturierung zusätzlich benötigten enzymatischen Aktivitäten der Acyl- CoA:Lysophosphatidylcholineacyltransferasen (LPCAT) zu vermeiden. Da Hefe kein 01- akkumulierender Organismus ist und das Ausgangssubstrat der Reaktions folge nicht endogener Natur, sondern in hohen Mengen dem Expressionsystem Hefe zugesetzt wird, dienen die bisher beschriebenen Versuche als Überprüfung des Gesamtkonzepts für den neuen VLCPUF A- Biosyntheseweg.The establishment of an acyl-CoA-dependent EPA biosynthesis pathway in yeast has shown that it is possible to circumvent the bottleneck of substrate / product transport between CoA and lipids by exclusively acyl-CoA specific enzyme activities and that in lipid dependent desaturation additionally required enzymatic activities of the acyl-CoA: lysophosphatidylcholineacyltransferases (LPCAT) to avoid. Since yeast is not an 01-accumulating organism and the starting substrate of the reaction sequence is not endogenous nature, but yeast is added in high amounts to the expression system, the experiments described so far serve as a review of the overall concept for the new VLCPUF A biosynthetic pathway.

Durch die Etablierung des Biosynthesewegs mit Acyl-CoA-abhängigen Enzymreaktionen in Arabidopsis sollte getestet werden, ob der beschriebene Engpaß der VLCPUF A-Biosynthese (Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16(10): 2734-2748) auch in einem pflanzlichen Organismus umgangen werden kann. Dazu wurden Vektoren für die transgene Expression der neuen Desaturaseenzyme erstellt und über Agrobakterien-vermittelten Gentransfer in Arabidopsis- Pflanzen transformiert.By establishing the biosynthetic pathway with acyl-CoA-dependent enzyme reactions in Arabidopsis, the described bottleneck of VLCPUF A biosynthesis (Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16 (10): 2734-2748) was also to be tested in a plant Organism can be bypassed. For this purpose, vectors for the transgenic expression of the new desaturase enzymes were prepared and transformed by Agrobacterium-mediated gene transfer in Arabidopsis plants.

Für die Pflanzentransformation wurden Plasmide auf der Basis des pUC 19-Vektors konstruiert. Für die Herstellung der Konstrukte wurde eine Dreifachkassette enthaltend drei samenspezifische USP-Promotorkopien (Bäumlein et al. (1991) Mol. Gen. Gent. 225(3):459-67), drei OCS- Terminatorkopien (MacDonald et al., (1991) Nucleic Acids Res. 19(20): 5575-5581) und drei verschiedene Polylinker zwischen jedem Promo tor und Terminator zunächst in den Vektor pUC19 (Pharmacia) eingeführt, wodurch das Plasmid USP123OCS erhalten wurde. Die offenen Leseraster der verschiedenen Desaturasen und Elongasen wurden durch PCR modifiziert, um geeignete Restriktionsschnittstellen neben den Start- und Stoppkodons zu schaffen, in den pGEM-T -Vektor kloniert (Promega) und sequenziert, um die Richtigkeit zu bestätigen. Die verwendeten Primer waren (Restriktionsschnittstellen fett gezeigt): MsΔ6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGTGTCCTCCCAAGGAAT-S' reverse 5'- GCATTCTAGACTAGTGAGCGTGCGCCTTC-3'; MsΔ5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGCCCCCGCGCGAGACCACCAC-S' reverse 5'-GCATACCGGTTCACCCGATGGTTTGAAGGC-S'; PtΔ6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGGCAAAGGAGGGGACGC-S' reverse 5'-GCATTCTAGATTACATGGCGGGTCCATCGCGTA-S'; PtΔ5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGGCTCCGGATGCGGATAAGC-S' reverse 5'-GCATGCGATCGCTTACGCCCGTCCGGTCAA-S', PSEl, forward 5'-AGTCGGATCCTATGGAGGTCGTGGAGAGAT-S' reverse 5'- GACTGCTAGCTCACTCAGTTTT AGCTCCCTT -3'.For plant transformation, plasmids were constructed based on the pUC 19 vector. For the preparation of the constructs, a triple cassette containing three seed-specific USP promoter copies (Bäumlein et al. (1991) Mol. Gen. Gent. 225 (3): 459-67), three OCS terminator copies (MacDonald et al., (1991 ) Nucleic Acids Res. 19 (20): 5575-5581) and three different polylinkers between each promoter and terminator were first introduced into the vector pUC19 (Pharmacia) to give the plasmid USP123OCS. The open reading frames of the various desaturases and elongases were modified by PCR to provide appropriate restriction sites adjacent to the start and stop codons, cloned into the pGEM-T vector (Promega) and sequenced to confirm the correctness. The primers used were (restriction sites shown in bold): MsΔ6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGTGTCCTCCCAAGGAAT-S 'reverse 5'-GCATTCTAGACTAGTGAGCGTGCGCCTTC-3'; MsΔ5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGCCCCCGCGCGAGACCACCAC-S 'reverse 5'-GCATACCGGTTCACCCGATGGTTTGAAGGC-S'; PtΔ6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGGCAAAGGAGGGGACGC-S 'reverse 5'-GCATTCTAGATTACATGGCGGGTCCATCGCGTA-S'; PtΔ5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGGCTCCGGATGCGGATAAGC-S 'reverse 5'-GCATGCGATCGCTTACGCCCGTCCGGTCAA-S', PSE1, forward 5'-AGTCGGATCCTATGGAGGTCGTGGAGAGAT-S 'reverse 5'-GACTGCTAGCTCACTCAGTTTT AGCTCCCTT -3'.

Die offenen Leseraster wurden dann unter Verwendung der Restriktionsschnittstellen, die durch die PCR gebildet wurden, freigesetzt und anschließend in die gleichen Schnittstellen des Polylinkers des USP123OCS-Plasmids eingefügt. Die resultierende Kassette, enthaltend die drei Gene jeweils unter der Kontrolle des USP-Promotors, wurde durch Verdau des USP123OCS- Plasmids mit Sbfi oder Sacl freigesetzt und in die entsprechenden Schnittstellen des binären Vektors pCAMBIA3300 kloniert. Der binäre Vektor pCAMBIA3300 (CAMBIA, Canberra, Australien) verwendet das bar-Gen zusammen mit dem CaMV-35S-Promotor als Selektionsmarker in Pflanzen. Die resultierenden binären Plasmid-Konstrukte (Abb. 12) wurden in chemisch kompetente Agrobacterium tumefaciens '-Zellen transformiert (Stamm EH105).The open reading frames were then released using the restriction sites generated by the PCR and then inserted into the same sites of the polylinker of the USP123OCS plasmid. The resulting cassette containing the three genes, each under the control of the USP promoter, was released by digesting the USP123OCS plasmid with Sbfi or SacI and cloned into the appropriate sites of the pCAMBIA3300 binary vector. The binary vector pCAMBIA3300 (CAMBIA, Canberra, Australia) uses the bar gene together with the CaMV 35S promoter as a selection marker in plants. The resulting binary plasmid constructs (Figure 12) were transformed into chemically competent Agrobacterium tumefaciens' cells (strain EH105).

Pflanzen des Arabidopsis thaliana-Ökotyps Columbia (CoI-O) wurden durch florales Dipping (Clough und Bent (1998) Plant J. 16(6):735-43.) transformiert. T2-Samen wurden von einzelnen, gegen Ammoniumglufosinat resistenten Tl -Pflanzen gesammelt und einzeln durch GC analysiert. Zur Lipidanalyse wurden 10 mg Samen in 4 ml Chloroform/Methanol/Eisessig (2:1 :0,l v/v/v) homogenisiert und für 24 h bei 4°C inkubiert. Samenreste wurden pelletiert (2 Min., 3000 x g). Der Überstand wurde gesammelt und die pelletierten Samenreste wurden mit 2 ml «-Hexan für 30 Min. bei Raumtemperatur inkubiert. Die resultierenden organischen Phasen wurden vereint und unter Stickstoff getrocknet. Die getrockneten Lipide wurden in 200 μl Chloroform gelöst. Die Trennung der Lipidklassen (TAG und verschiedene Phospholipide) wurde erreicht durch Dünnschichtchromatographie (DC) mit Methanol/Chloroform/Eisessig (65:25:8) als Laufmittel. Die Lipide (TAG, PC, PI/PS und PE) wurden nach authentischen Standards (xy) identifiziert, aus den DC-Platten ausgekratzt und zur nachfolgenden Fettsäureanalyse mit dem Laufmittel reextrahiert.Plants of the Arabidopsis thaliana ecotype Columbia (CoI-O) were transformed by floral dipping (Clough and Bent (1998) Plant J. 16 (6): 735-43.). T2 seeds were collected from single ammonium glufosinate-resistant Tl plants and analyzed individually by GC. For lipid analysis, 10 mg of seed were homogenized in 4 ml of chloroform / methanol / glacial acetic acid (2: 1: 0, v / v / v) and incubated for 24 h at 4 ° C. Seed residues were pelleted (2 min, 3000 xg). The supernatant was collected and the pelleted seed residues were incubated with 2 ml of hexane for 30 min at room temperature. The resulting organic phases were combined and dried under nitrogen. The dried lipids were dissolved in 200 μl of chloroform. The separation of the lipid classes (TAG and various phospholipids) was achieved by thin layer chromatography (TLC) with methanol / chloroform / glacial acetic acid (65: 25: 8) as eluent. The lipids (TAG, PC, PI / PS and PE) were identified according to authentic standards (xy), scraped from the TLC plates and reextracted with the eluent for subsequent fatty acid analysis.

Fettsäuremethylester (FAMEs) von einzelnen oder gepoolten Arabidopsis -Samen wurden hergestellt durch Transesterifϊzierung mit Trimethylsulfoniumhydroxid (TMSH) (Butte et al. (1982) Anal. Lett. 15: 841-850). FAMEs von DC-getrennten einzelnen Lipiden wurden durch Transmethylierung mit 333 μl Toluol/Methanol (1 :2 v/v) und 167 μl 0,5 M NaOCH3 beiFatty acid methyl esters (FAMEs) from single or pooled Arabidopsis seeds were prepared by transesterification with trimethylsulfonium hydroxide (TMSH) (Butte et al., 1982, Lett., 15: 841-850). FAMEs of DC-separated individual lipids were prepared by transmethylation with 333 ul of toluene / methanol (1: 2 v / v) and 167 ul 0.5 M NaOCH 3 in

Raumtemperatur für 20 Min. erhalten. FAMEs wurden in 500 μl NaCl, 50 μl HCl (37%) und 2 ml «-Hexan extrahiert, unter Stickstoff getrocknet und durch GC analysiert. Die GC-Analyse wurde durchgeführt mit einem Agilent GC 6890-System, das mit einem FID-Detektor gekoppelt ist, der mit einer kapillaren 122-2332 DB-23-Säule ausgestattet ist (30 m x 0,32 mm; 0,5 μm Beschichtungsdicke; Agilent). Als Trägergas wurde Helium verwendet (1 ml Min."1). Die Proben wurden bei 2200C injiziert. Der Temperaturgradient betrug 15O0C für 1 Min., 15O0C - 2000C bei 150C Min."1, 2000C - 25O0C bei 20C Min."1, und 25O0C für 10 Min. Die Daten wurden unter Verwendung der HP ChemStation Rev. A09.03 verarbeitet. FAMEs wurden nach geeigneten Standards identifiziert. Viele höhere Pflanzen synthetisieren 18:2 ' und 18:3 ' ' in ihren Samenölen, aber bauen keine VLCPUFA mit einer Kettenlänge von mehr als 18 Kohlenstoffatomen oder mehr als drei Doppelbindungen in TAG ein. Daher besteht ein erhebliches Interesse, die Synthese von omega- 3-Fettsäuren in agronomisch interessanten Ölsamen-Spezies zu ermöglichen. Um die omega-3- Fettsäure 20:5Δ5'8'n'14'17 (EPA) in Samenölen zu produzieren, ist es notwendig, einen weiteren Elongations- und zwei Desaturierungsschritte einzubauen. Um die Akkumulierung von ω6- Nebenprodukten der Desaturierung zu vermeiden, sollten die ausgewählten Enzyme spezifisch für ω3 -Substrate sein. Eine weitere zu vermeidende Beschränkung ist das limitierende Acyl- Ketten-Shuttling zwischen PC- und CoA-Pools, das durch Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16(10): 2734-2748 beobachtet wurde.Room temperature for 20 min. Received. FAMEs were extracted into 500 μl NaCl, 50 μl HCl (37%) and 2 ml hexane, dried under nitrogen and analyzed by GC. GC analysis was performed on an Agilent GC 6890 system coupled to a FID detector equipped with a capillary 122-2332 DB-23 column (30 mx 0.32 mm, 0.5 μm coating thickness ; Agilent). As the carrier gas, helium was used "The samples were injected at 220 0 C The temperature gradient was 15O 0 C for 1 min, 15O 0 C (1.... - 200 0 C at 15 0 C Min 1 ml min.)" 1, 200 0 C -.. 25O 0 C at 2 0 C min "1 and 25O 0 C for 10 min the data were processed using the HP ChemStation Rev. A09.03 FAMEs were identified by appropriate standards.. Many higher plants synthesize 18: 2 'and 18: 3''in their seed oils, but do not incorporate VLCPUFA with a chain length of more than 18 carbon atoms or more than three double bonds in TAG. Therefore, there is considerable interest in enabling the synthesis of omega-3 fatty acids in agronomically interesting oilseed species. To produce the omega-3 fatty acid 20: 5 Δ5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 (EPA) in seed oils, it is necessary to incorporate a further elongation and two desaturation steps. To avoid the accumulation of ω6 by-products of desaturation, the enzymes selected should be specific to ω3 substrates. Another limitation to avoid is the limiting acyl chain shuttling between PC and CoA pools described by Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16 (10): 2734-2748 was observed.

Die Acyl-CoA-abhängigen Δ6- und Δ5-Desaturasen aus der Alge M. squamata wurden mit einer Δ6-Elongase aus dem Moos P. patens in Arabidopsis-FΑanzcn koexprimiert (bezeichnet als Triple-Ms). Für eine entsprechende Kontrolle der Effizienz der Lipid-abhängigen EPA- Biosynthese, wurden die Δ6- und Δ5-Desaturasen aus der Diatomee P. tricornutum mit der Δ6- Elongase aus dem Moos P. patens in Arabidopsis-FΑanzcn (bezeichnet als Triple-Pt) nach Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16(10): 2734-2748 koexprimiert. Die Pfianzen-Transformations- konstrukte kodierten jedes Gen unter der Kontrolle des Samen-spezifischen USP-Promotors (Bäumlein et al. (1991) Mol Gen Genet. 225(3):459-67). Die Fettsäure-Analyse der einzelnen T2- Samen zeigte verschiedene neue Fettsäuren, die als ω3-18:4Δ6'9'12'15, ω3-20:3Δ11'14'17, ω3- 20:4Δ8'1 U4'17 und ω3-20:5Δ5'8'n'14'17 (für Triple-Ms, siehe Abbildung 13A und B) identiziert werden konnten und für Triple-Pt zusätzlich ω6-18:3Δ6'9'12, ω6-20:3Δ8'n'14 und ω6-20:4Δ5'8'n'14 (Abb. 13C). Diese Ergebnisse zeigen, dass in Triple-Ms-Pflanzen der omega-3-Weg und in Triple-Pt-Pflanzen sowohl der omega-6- als auch der omega-3-Weg erfolgreich rekonstituiert werden konnten. Unter den neuen Fettsäuren, die in den Triple-Ms Arabidopsis -Samen produziert wurden, trat ω3-20:4 ' ' ' am häufigsten auf. Dagegen waren in den Triple -Pt Arabidopsis -Samen die häufigsten Fettsäuren ω6-18:3Δ6'9'12, ω3-20:3Δ11'14'17 und zumindest das erste Desaturierungsprodukt im omega-3-Weg, 18:4 ' ' ' . Die Akkumulation von beiden Δ6- desaturierten Fettsäuren in den Triple-Pt-Pflanzen stimmt mit den Ergebnissen von Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16(10): 2734-2748 überein und bestätigt die Gegenwart eines Engpasses in der Lipid-abhängigen VLCPUF A-Biosynthese.The acyl-CoA dependent Δ6 and Δ5 desaturases from the M. squamata algae were coexpressed with a Δ6 elongase from the moss P. patens in Arabidopsis plants (referred to as triple Ms). For a corresponding control of the efficiency of the lipid-dependent EPA biosynthesis, the Δ6- and Δ5-desaturases from the diatom P. tricornutum were labeled with the Δ6 elongase from the moss P. patens in Arabidopsis plants (referred to as triple-Pt). according to Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16 (10): 2734-2748 coexpressed. The plant transformation constructs encoded each gene under the control of the seed-specific USP promoter (Bäumlein et al (1991) Mol Gen Genet 225 (3): 459-67). The fatty acid analysis of the individual T2 seeds revealed different new fatty acids, which were classified as ω3-18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 , ω3-20: 3 Δ11 ' 14 '17 , ω3- 20: 4 Δ8 ' 1 U4 ' 17 and ω3-20: 5 Δ5 ' 8 ' n ' 14 ' 17 (for triple Ms, see Figure 13A and B) and for ω6-18: 3 Δ6 ' 9 ' 12 , ω6- for triple Pt. 20: 3 Δ8 ' n ' 14 and ω6-20: 4 Δ5 ' 8 ' n '14 (Fig. 13C). These results show that in omega-3 triple-Ms plants and in triple-Pt plants, both the omega-6 and omega-3 pathways were successfully reconstituted. Among the new fatty acids found in the Triple Ms Arabidopsis seed ω3-20: 4 '''occurred most frequently. In contrast, in the triple-Pt Arabidopsis seeds the most common fatty acids were ω6-18: 3 Δ6 ' 9 ' 12 , ω3-20: 3 Δ11 ' 14 ' 17 and at least the first desaturation product in the omega-3 pathway, 18: 4 '''. The accumulation of both Δ6-desaturated fatty acids in the triple-Pt plants is consistent with the results of Abbadi et al. (2004) Plant Cell 16 (10): 2734-2748 and confirms the presence of a bottleneck in lipid-dependent VLCPUF A biosynthesis.

Im Gegensatz dazu wurde in den Triple-Ms keine Akkumulation des Δ6-Desaturierungsprodukts 18:4Δ6'9'12'15 nachgewiesen, denn das gesamte 18:4Δ6'9'12'15 wurde durch die Δ6-Elongase mit sehr hoher Effizienz (97% Umwandlung) zum entsprechenden ω3-20:4Δ8'n'14'17-Produkt verlängert. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Acyl-CoA- und PC-Pool-Engpass durch die Verwendung von strikt CoA-abhängiger Desaturierung erfolgreich umgangen wurde. Die geringen Anteile von ω3- 20:5 (EPA) in den Triple-Ms-Pflanzen zeigen, dass die Δ5-Desaturase-Aktivität von MsΔ5 immer noch die Akkumulation von EPA in diesen ArabidopsisSamen limitiert. Dieses Ergebnis stimmt mit den Ergebnissen aus den Hefe-Expressionsstudien überein, bei denen die MsΔ5 ebenfalls nur eine geringe Desaturierungs-Effizienz zeigte.In contrast, no accumulation of the Δ6 desaturation product 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 was detected in the triple Ms, since all the 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 ' 15 was produced by the Δ6 elongase with very high efficiency (97% conversion) to the corresponding ω3-20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 product extended. These results indicate that the acyl-CoA and PC pool bottleneck has been successfully bypassed by the use of strictly CoA-dependent desaturation. The low levels of ω3-20: 5 (EPA) in the triple Ms plants indicate that the Δ5-desaturase activity of MsΔ5 still limits the accumulation of EPA in this Arabidopsis seed. This result is consistent with results from yeast expression studies where MsΔ5 also showed only low desaturation efficiency.

In einem weiteren Satz von Experimenten wurden zusätzlich zu den oben erwähnten Triple-Ms- und Triple-Pt-Pflanzen auch Triple-Ot-Arabidopsis-Pflanzen hergestellt, die die Δ6- und Δ5- Desaturasen aus Ostreococcus tαuri und die Δ6-Elongase aus dem Moos P. pαtens exprimieren. Die Klonierung erfolgte wie oben für die Triple-Ms- und Triple-Pt-Vektoren beschrieben unter Verwendung der folgenden Primer:In another set of experiments, in addition to the above-mentioned triple Ms and triple Pt plants, also Triple Ot Arabidopsis plants producing the Δ6 and Δ5 desaturases from Ostreococcus tαuri and the Δ6 elongase from the Express moss P.pαtens. The cloning was done as described above for the triple-Ms and triple-Pt vectors using the following primers:

OtΔ6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCMCMTMATGTGCGTGGAGACGGAAAAT-S' OtΔ6, reverse 5'-ATGCTCTAGATTACGCCGTCTTTCCGGAGTGT-S' OtΔ5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGTGGACGCCCGCGCGCGA-S' OtΔ5, reverse 5'-ATGCACCGGTTCATCCGACGGTTTGGAGGG-S'OtΔ6, forward 5'-ATGCGCGGCCGCMCMTMATGTGCGTGGAGACGGAAAAT-S 'OtΔ6, reverse 5'-ATGCTCTAGATTACGCCGTCTTTCCGGAGTGT-S' OtΔ5, forward 5'-ATGCCCATGGACATAATGTGGACGCCCGCGCGCGA-S ' OtΔ5, reverse 5'-ATGCACCGGTTCATCCGACGGTTTGGAGGG-S '

Die Fettsäureprofile von Einzelsamen der Triple-Ms-, Triple-Ot- und Triple-Pt-Pflanzen zeigten neue, nicht Arabidopsis -eigene, Fettsäuresignale, die als ω3-18:4Δ6'9'12'15, ω3-20:4Δ8'n'14'17 und EPA identifiziert werden konnten (Abb. 14). Zusätzlich waren in den Triple-Ot und Triple-Pt Pflanzen auch ω6-VLCPUFA identifizierbar, nämlich ω6-18:3Δ6'9'12, ω6-20:3Δ8'n'14 und α>6- 20:4 ' ' ' . In den transgenen Triple-Ms Pflanzen konnte demnach der ω3-Biosyntheseweg etabliert werden, da die Δ6-Desaturase aus M. squamata spezifisch die oo3-Fettsäure 18:3Δ9'12'15 desaturiert und somit keine ω6-Fettsäuren entstehen. Dagegen konnte in den Triple-Ot und Triple-Pt Pflanzen sowohl der ω3- als auch der ω6-Biosyntheseweg etabliert werden, da die Δ6- Desaturasen aus O. tauri und P. tricornutum sowohl die oo3-Fettsäure 18:3 ' ' als auch die ω6- Fettsäure 18:2Δ9'12 als Substrat verwenden.The fatty acid profiles of single seeds of the triple-Ms, triple-Ot and triple-Pt plants showed new non-Arabidopsis own fatty acid signals, known as ω3-18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 , ω3-20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 and EPA could be identified (Figure 14). In addition, ω6-VLCPUFA were identifiable in the Triple-Ot and Triple-Pt plants, namely ω6-18: 3 Δ6 ' 9 ' 12 , ω6-20: 3 Δ8 ' n ' 14 and α> 6- 20: 4 '''. Accordingly, the ω3 biosynthesis pathway could be established in the transgenic triple M plants, since the Δ6-desaturase from M. squamata specifically desaturates the oo3 fatty acid 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 and thus does not produce ω6 fatty acids. In contrast, both the ω3 and the ω6 biosynthetic pathway could be established in the Triple-Ot and Triple-Pt plants, as the Δ6-desaturases from O. tauri and P. tricornutum both the oo3 fatty acid 18: 3 '' and use the ω6 fatty acid 18: 2 Δ9 '12 as substrate.

Der prozentuale Anteil der endogenen Fettsäuren 18:2Δ9'12 und 18:3Δ9'12'15 sowie der neu- gebildeten ω3- und 006-VLCPUFA am Gesamtfettsäuregehalt der transgenen Arabidopsis '-Samen ist in den Abbildungen 15 und 16 dargestellt. Die endogenen Fettsäuren 18:2Δ9'12 und 18:3Δ9'12'15 dienten als Ausgangssubstrate der neu eingebrachten VLCPUF A-Biosynthese. Die prozentualen Anteile der beiden Fettsäuren waren in allen drei transgenen Ansätzen gleich hoch (Abb. 15 A und 16 A). Die am stärksten akkumulierenden neu gebildeten Fettsäuren in den Triple-Ms- und Triple-Ot-Pflanzen waren die Elongationsprodukte der Δ6-Elongase, ω3-20:4Δ8'n'14'17 bzw. in den Triple-Ot-Pflanzen ω3-20:4Δ8'n'14'17 und ω6-20:3Δ8'n'14 (Abb. 15 C und Abb. 16 C). In den Triple-Pt-Pflanzen waren hingegen die Δ6 -desaturierten Fettsäuren ω3-l 8:4 ' ' ' 5 und 006- 18 :3Δ6'9'12 am stärksten vertreten (Abb. 15B und Abb. 16B). Die Akkumulation der beiden Δ6- desaturierten Fettsäuren in den Triple-Pt Pflanzen bestätigte die bereits in Lein-Pflanzen gemachten Beobachtungen von Abbadi et al. (2004) und belegt, daß auch in Arabidopsis der Transfer von Fettsäuren zwischen Acyl-CoA- und Lipid-Pool durch LPCAT-Enzyme einen Engpaß der Lipid-abhängigen VLCPUF A-Biosynthese darstellt. Durch nahezu vollständige Elongation von ω3-18:4Δ6'9'12'15 bzw. ω6-18:3Δ6'9'12 zu den entsprechenden C20-VLCPUFAs in den Triple-Ms- und Triple-Ot-Pflanzen konnten im Gegensatz zu den Triple-Pt-Pflanzen keine oder nur geringe Mengen der Δ6-Desaturase-Produkte detektiert werden (Abb. 15 B und Abb. 16 B). Diese Ergebnisse demonstrieren, daß das ineffiziente Umestern der Fettsäuren zwischen dem Ort der Desaturierung (PtdCho) und dem Ort der Elongation (CoA) in der Lipid- abhängigen VLCPUF A-Synthese durch das Einbringen eines ausschließlich Acyl-CoA- abhängigen VLCPUF A-Biosyntheseweges (Triple-Ms und Triple-Ot) auch in der pflanzlichen Fettsäuresynthese umgangen werden konnte. The percentage of endogenous fatty acids 18: 2 Δ9 '12 and 18: 3 Δ9 ' 12 '15 and the newly formed ω3 and 006 VLCPUFA in the total fatty acid content of the transgenic Arabidopsis seeds are shown in Figures 15 and 16. The endogenous fatty acids 18: 2 Δ9 '12 and 18: 3 Δ9 ' 12 '15 served as starting substrates of the newly introduced VLCPUF A biosynthesis. The percentages of the two fatty acids were the same in all three transgenic approaches (Fig. 15 A and 16 A). The most accumulating newly formed fatty acids in the Triple-Ms and Triple-Ot plants were the elongation products of the Δ6 elongase, ω3-20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 and ω3- in the Triple-Ot plants, respectively. 20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 and ω6-20: 3 Δ8 ' n '14 (Fig. 15 C and Fig. 16 C). In contrast, the Δ6-desaturated fatty acids ω3-l 8: 4 ''' 5 and 006-18: 3 Δ6 ' 9 '12 were the most abundant in the triple-Pt plants (Figure 15B and Figure 16B). The accumulation of the two Δ6-desaturated fatty acids in the triple-Pt plants confirmed the observations already made in linseed plants by Abbadi et al. (2004) and shows that also in Arabidopsis the Transfer of fatty acids between acyl-CoA and lipid pool by LPCAT enzymes represents a bottleneck in lipid-dependent VLCPUF A biosynthesis. By almost complete elongation of ω3-18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 or ω6-18: 3 Δ6 ' 9 '12 to the corresponding C20-VLCPUFAs in the Triple-Ms and Triple-Ot plants, in contrast no or only small amounts of the Δ6-desaturase products are detected for the triple-Pt plants (FIG. 15 B and FIG. 16 B). These results demonstrate that the inefficient transesterification of fatty acids between the site of desaturation (PtdCho) and the site of elongation (CoA) in the lipid-dependent VLCPUF A synthesis by the introduction of an exclusively acyl-CoA dependent VLCPUF A biosynthetic pathway ( Triple-Ms and Triple-Ot) could also be bypassed in the plant fatty acid synthesis.

Tabelle 1. Primer und Expressionskonstrukte, die im Rahmen der Ausführungsbeispiele verwendet wurdenTable 1. Primers and expression constructs used in the embodiments

Enzym HefeexpressionsPrimer verwendete vektor RestriktionsschnittstelleEnzyme Yeast Expression Primer used vector restriction site

MsΔ6 pYES2 5'-GGGAATTCATGTGTCCTCCCAAGGAATCCACGAG-S' ECORIMsΔ6 pYES2 5'-GGGAATTCATGTGTCCTCCCAAGGAATCCACGAG-S 'ECORI

5'-GGGCGGCCGCCTAGTGAGCGTGCGCCTTCCCGTGC-S' NotI5'-GGGCGGCCGCCTAGTGAGCGTGCGCCTTCCCGTGC-S 'NotI

MsΔ6 pESC-LEU 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGTGTCCTCCCAAGGAAT-S' NotIMsΔ6 pESC-LEU 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGTGTCCTCCCAAGGAAT-S 'NotI

5'-GCATAGATCTCTAGTGAGCGTGCGCCTTC-S' BgIII5'-GCATAGATCTCTAGTGAGCGTGCGCCTTC-S 'BglII

MsΔ5 pESC-TRP 5'-ATGCGGATCCACATAATGCCCCCGCGCGAGACCA-S' BamHIMsΔ5 pESC-TRP 5'-ATGCGGATCCACATAATGCCCCCGCGCGAGACCA-S 'BamHI

5 '-GCATGCTAGCTCACCCGATGGTTTGAAGG-S ' Nhel5 '-GCATGCTAGCTCACCCGATGGTTTGAAGG-S' Nhel

PtΔ6 pESC-LEU 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGGCAAAGGAGGGGACGC-S' NotIPtΔ6 pESC-LEU 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGGCAAAGGAGGGGACGC-S 'NotI

5'-GCATTCTAGATTACATGGCGGGTCCATCGCGTA-S' BgIII5'-GCATTCTAGATTACATGGCGGGTCCATCGCGTA-S 'BglII

PtΔ5 pESC-TRP 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGCTCCGGATGCGGATA-S' NotIPtΔ5 pESC-TRP 5'-ATGCGCGGCCGCACATAATGGCTCCGGATGCGGATA-S 'NotI

5'-GACTTCTAGATTACGCCCGTCCGGTCAAGGG-S' BgIII5'-GACTTCTAGATTACGCCCGTCCGGTCAAGGG-S 'BglII

PSEl pESC-LEU 5'-GGGGATCCATGGAGGTCGTGGAGAGA-S' BamHIPSE1 pESC-LEU 5'-GGGGATCCATGGAGGTCGTGGAGAGA-S 'BamHI

5'-GCK]CTACJCTCACTCAGTTTTAGCTCCC-S' Nhel 5'-GCK] CTACJCTCACTCAGTTTTAGCTCCC-S 'Nhel

Erläuterungen der FigurenExplanations of the figures

Figur 1 : co6- und ω3 -FettsäurebiosyntheseFigure 1: co6 and ω3 fatty acid biosynthesis

Figur 2: Fettsäureprofil von Hefe, welche MsΔ6 mit der Translationsinitiations- Sequenz ACATA vor dem ATG Startkodon exprimiert.Figure 2: Fatty acid profile of yeast expressing MsΔ6 with the translation initiation sequence ACATA before the ATG start codon.

MsΔ6 Aktivität in Gegenwart von 350 μM 18:3Δ9'12'15. Diese Analysen reflektieren die Ergebnisse aus drei unabhängigen Expressionsexperimenten.MsΔ6 activity in the presence of 350 μM 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 . These analyzes reflect the results of three independent expression experiments.

Figur 3 : Fettsäurepro fil von Hefe, welche MsΔ5 exprimiert.Figure 3: Fatty acid profile of yeast expressing MsΔ5.

A und C) MsΔ5 -Aktivität in Gegenwart von jeweils 350 μM 20:3Δ8'n'14 undA and C) MsΔ5 activity in the presence of each 350 μM 20: 3 Δ8 ' n ' 14 and

2Q.^Δ8, i i, 14,17 Qjese Analysen reflektieren die Ergebnisse aus drei unabhängigen2Q. ^ Δ8, ii, 14,17 These analyzes reflect the results of three independent analyzes

Expressionsexperimenten.Expression experiments.

B und D) Fettsäureprofile von Hefe, transformiert mit dem Leervektor pESC-TRP, inB and D) Fatty acid profiles of yeast transformed with the empty vector pESC-TRP, in

Gegenwart von jeweils 350 μM 20:3Δ8'n'14 und 20:4Δ8'n'14'17.Presence of each 350 μM 20: 3 Δ8 ' n ' 14 and 20: 4 Δ8 ' n ' 14 '17 .

Figur 4: Umwandlungseffizienz von MsΔ6 und MsΔ5.Figure 4: Conversion efficiency of MsΔ6 and MsΔ5.

Desaturierungseffizenz von MsΔ6 (A) und MsΔ5 (B) ist als (Produkt x 100)/(Edukt + Produkt) angegeben. Jeder Wert ist der Mittelwert ± Standardabweichung aus drei unabhängigen Experimenten.Desaturation of MsΔ6 (A) and MsΔ5 (B) is reported as (product x 100) / (educt + product). Each value is the mean ± standard deviation from three independent experiments.

Figur 5 : Verteilung der Fettsäuren, produziert in Hefekulturen, welche MsΔ6 oder MsΔ5 exprimieren, auf Lipidklassen.Figure 5: Distribution of fatty acids produced in yeast cultures expressing MsΔ6 or MsΔ5 on lipid classes.

Hefekulturen, welche die M. squamata-DQsaturasm exprimieren, wurden jeweils mit exogener 18:3Δ9'12'15 oder 20:3Δ8'n'14 versorgt und die Verteilung der Fettsäuren auf einzelne Lipidklassen wurde analysiert. A) und B) zeigen die Ergebnisse der MsΔ6- Expression in Hefe. C) und D) zeigen die Ergebnisse der MsΔ5 -Expression in Hefe. Die produzierte Fettsäure ist in Molprozent der Gesamt-Fettsäuren in der jeweiligen Lipidklasse (A und C) und in Molprozent des Gesamtgehalts an Lipid-assoziierten produzierten Fettsäuren (B und D) angegeben. Phosphatidylcholin (PC); Phosphatidylserin (PS); Phosphatidylinositol (PI); Phosphatidylethanolamin (PE); neutrale Lipide (NL).Yeast cultures expressing the M. squamata DQsaturasm were each supplied with exogenous 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 or 20: 3 Δ8 ' n ' 14 and the distribution of the fatty acids to individual lipid classes was analyzed. A) and B) show the results of MsΔ6 expression in yeast. C) and D) show the results of MsΔ5 expression in yeast. The fatty acid produced is expressed in terms of mole percent of total fatty acids in each lipid class (A and C) and in mole percent of total lipid-associated produced fatty acids (B and D). Phosphatidylcholine (PC); Phosphatidylserine (PS); Phosphatidylinositol (PI); Phosphatidylethanolamine (PE); neutral lipids (NL).

Figur 6: Die Etablierung eines EPA-Biosynthesewegs in Hefe.FIG. 6: The establishment of an EPA biosynthesis pathway in yeast.

Der Hefestamm INVScI wurde entweder mit dem Leervektor transformiert (A) oder die verschiedenen Co-Expressionskonstrukte wurden mit der Fettsäure 18:3Δ9'12'15 supplementiert (B und C). FAMEs von Zellpellets wurden mittels GC analysiert.The yeast strain INVScI was either transformed with the empty vector (A) or the various co-expression constructs were supplemented with the fatty acid 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 (B and C). Cell pellet FAMEs were analyzed by GC.

Diese Analysen reflektieren die Ergebnisse aus drei unabhängigenThese analyzes reflect the results of three independent ones

Expressionsexperimenten.Expression experiments.

Figur 7: Anreicherung von EPA in Hefe.FIG. 7: Enrichment of EPA in yeast.

Der Hefestamm INVScI, transformiert mit den M. sgwαmαta-Desaturasen zusammen mit der P. /?αte/?s-Δ-6-Elongase oder mit den P. tricornutum-DesaturasGri zusammen mit der P. pαtens-A-6-Elongase, wurde in Gegenwart von 18:3Δ9'12'15 wachsen gelassen. FAMEs von Zellpellets wurden mittels GC analysiert. Diese Analysen reflektieren die Ergebnisse aus drei unabhängigen Expressionsexperimenten.The yeast strain INVScI transformed with the M. sgwαmαta-desaturases together with the P. / ααγε-Δ6-elongase or with the P. tricornutum-DesaturasGri together with the P.pαtens Δ6-elongase, was grown in the presence of 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 . Cell pellet FAMEs were analyzed by GC. These analyzes reflect the results of three independent expression experiments.

Figur 8: Verteilung der Stearidonsäure und Arachidonsäure in verschiedenenFigure 8: Distribution of stearidonic acid and arachidonic acid in different

Lipidklassen.Lipid classes.

Die Verteilung von Stearidonsäure, dem Produkt der Δ6-Desaturase, bzw.The distribution of stearidonic acid, the product of Δ6-desaturase, or

Arachidonsäure, dem Produkt der Δ5-Desaturase, in den verschiedenen Lipidklassen wurde in Hefekulturen, die MsΔ6 (Δ6-Desaturase aus M. squαmαtα), OtΔ6 (Δ6-Arachidonic acid, the product of Δ5-desaturase, in the various lipid classes was detected in yeast cultures containing MsΔ6 (Δ6-desaturase from M. squαmαtα), OtΔ6 (Δ6-

Desaturase aus O. tαurϊ) oder PtΔ6 (Δ6-Desaturase aus P. tricornutum) exprimiertenDesaturase from O. tαurϊ) or PtΔ6 (Δ6-desaturase from P. tricornutum)

(A), bzw. in Hefekulturen, die MsΔ5 oder PtΔ5 exprimierten (B), analysiert. NL: neutrale Lipide, PC: Phosphatidylcholin, PI/PS: Phosphatidylinositol mit Phosphatidylserin, CL: Diphosphatidylglycerin(A), or in yeast cultures expressing MsΔ5 or PtΔ5 (B). NL: neutral lipids, PC: phosphatidylcholine, PI / PS: phosphatidylinositol with phosphatidylserine, CL: diphosphatidylglycerol

Figur 9: Substratspezifität von MsΔ6 und OtΔ6FIG. 9: Substrate specificity of MsΔ6 and OtΔ6

Hefekulturen wurden mit MsΔ6, OtΔ6 bzw. dem entsprechenden Leervektor pYES2 transformiert und die FAMEs aus den Kulturen mittels GC analysiert.Yeast cultures were transformed with MsΔ6, OtΔ6 and the corresponding empty vector pYES2 and the FAMEs from the cultures analyzed by GC.

Figur 10: Acyl-Co A- Abhängigkeit von MsΔ6 und MsΔ5Figure 10: Acyl-Co A dependence of MsΔ6 and MsΔ5

Hefe -Expressionskulturen, die MsΔ6 exprimierten und Kontrollkulturen, die PtΔ6 bzw. OtΔ6 exprimierten, wurden nach 5 bzw. 60 Minuten nach Zugabe von exogenem 18:3Δ9'12'15-Substrat hinsichtlich der Gesamtfettsäuren (links) und der CoA-gebundenen Fettsäuren (rechts) durch GC analysiert (A). Hefe -Expressionskulturen, die MsΔ5 (jeweils links) exprimierten und Kontrollkulturen, die PtΔ5 exprimierten (jeweils rechts), wurden nach 1, 4, 8 bzw. 24 Stunden nach Zugabe von exogenem 20:3Δ8'n'14-Substrat hinsichtlich der Gesamtfettsäuren (links) und der CoA-gebundenen Fettsäuren (rechts) durch GC analysiert (B).Yeast expression cultures expressing MsΔ6 and control cultures expressing PtΔ6 and OtΔ6 were, respectively, after 5 and 60 minutes after addition of exogenous 18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 substrate with respect to total fatty acids (left) and CoA-bound fatty acids (right) analyzed by GC (A). Yeast expression cultures expressing MsΔ5 (on the left) and control cultures expressing PtΔ5 (on the right, respectively) were observed after 1, 4, 8 and 24 hours, respectively, after addition of exogenous 20: 3 Δ8 ' n ' 14 substrate with respect to total fatty acids (left) and the CoA-bound fatty acids (right) analyzed by GC (B).

Figur 11 : Koexpression von Δ6- und Δ5- Desaturasen mit Acyl-Co A-Elongasen Die Desaturasen MsΔ6, OtΔ6 und PtΔ6 wurden jeweils mit der Δ6-Elongase PSEl aus dem Moos P. patens in Hefe koexprimiert, die Fettsäure 18:3Δ9'12'15 zugefüttert und die Fettsäurezusammensetzung durch GC analysiert (A). Als Kontrolle diente eine Kultur, die mit dem Leervektor pESC-LEU transformiert worden war. Die Desaturasen MsΔ5 und PtΔ5 wurden jeweils mit der Δ5-Elongase OtELO5 aus O. tauri in Hefe koexprimiert, die Fettsäure 20:4Δ8'π'14'17 zugefüttert und die Fettsäurezusammensetzung durch GC analysiert (B). Als Kontrolle diente eine Kultur, die mit den Leervektoren pESC-TRP und pESC-URA transformiert worden war.FIG. 11: Coexpression of Δ6- and Δ5-desaturases with acyl-Co A-elongases The desaturases MsΔ6, OtΔ6 and PtΔ6 were in each case coexpressed with the Δ6 elongase PSE1 from the moss P. patens in yeast, the fatty acid 18: 3 Δ9 ' 12 '15 fed and analyzed the fatty acid composition by GC (A). As a control served a culture that had been transformed with the empty vector pESC-LEU. The desaturases MsΔ5 and PtΔ5 were each coexpressed with the Δ5 elongase OtELO5 from O. tauri in yeast, the fatty acid fed in 20: 4 Δ8 ' π ' 14 '17, and the fatty acid composition analyzed by GC (B). As a control served a Culture transformed with the empty vectors pESC-TRP and pESC-URA.

Figur 12: Binäre pCAMBIA-Vektoren für die Transformation von PflanzenFIG. 12: Binary pCAMBIA vectors for the transformation of plants

A) Binärer Vektor mit Expressionskassetten für MsΔ6, PSEl und MsΔ5 unter der Kontrolle des USP-Promotors, dessen Transformation zu Triple-Ms-Pflanzen führte.A) Binary vector with expression cassettes for MsΔ6, PSE1 and MsΔ5 under the control of the USP promoter, the transformation of which led to triple Ms plants.

B) Binärer Vektor mit Expressionskassetten für PtΔ6, PSEl und PtΔ5 unter der Kontrolle des USP-Promotors, dessen Transformation zu Triple-Pt-Pflanzen führte.B) Binary vector with expression cassettes for PtΔ6, PSE1 and PtΔ5 under the control of the USP promoter, the transformation of which led to triple-Pt plants.

LB und RB: linke und rechte T-DNA-Grenzen; USP: USP-Promotor aus Viciafaba; MsΔ6 und PtΔ6: Δ6-Desaturasen aus M. squamata bzw. P. tricornutum; MsΔ5 und PtΔ5: Δ5-Desaturasen aus M. squamata bzw. P. tricornutum; PSEl : Δ6-Elongase aus P. patens; OCS: Terminatorregion des Octopinsynthasegens von A. tumefaciens; 35S-Prom: 35S-Promotor von CaMV; 35S-Term.: CaMV-35S-Terminator; bar: Glufosinatresistenzgen; Kan: KanamycinresistenzgenLB and RB: left and right T-DNA boundaries; USP: Viciafaba USP promoter; MsΔ6 and PtΔ6: Δ6-desaturases from M. squamata and P. tricornutum, respectively; MsΔ5 and PtΔ5: Δ5-desaturases from M. squamata and P. tricornutum, respectively; PSE1: Δ6 elongase from P. patens; OCS: terminator region of the octopine synthase gene of A. tumefaciens; 35S-Prom: 35S promoter of CaMV; 35S term: CaMV 35S terminator; bar: glufosinate resistance gene; Kan: kanamycin resistance gene

Figur 13: Fettsäureanalyse von Arabidopsis-SamenFIG. 13: Fatty acid analysis of Arabidopsis seeds

Die Menge der Fettsäuren 18:2Δ9'12, 18:3Δ9'12'15, 20:3Δ11' 14'17 (A), 18:4Δ6'9'12'15,The amount of fatty acids 18: 2 Δ9 '12 , 18: 3 Δ9 ' 12 '15 , 20: 3 Δ11 ' 14 '17 (A), 18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 ' 15 ,

20.4Δ8,l l,14,π 20.5Δ5,8,l l,14,17 (ß) ^^ j g ^.U ^ΔS.l l, 14 und ^ .^5,8,11,14 (Q wurde in Samen von einzelnen Arabidopsis-Pflanzen, die MsΔ6, PSEl und MsΔ5 (Ms3er-29, Ms3er-2, Ms3er-22) bzw. PtΔ6, PSEl und PtΔ5 (Pt3er-16, Ot3er-7, Pt3er-24) exprimierten, durch GC bestimmt. Zusätzlich wurde der Mittelwert für die jeweilige Fettsäure aus den Werten der einzelnen Samen berechnet (jeweils ganz rechte Grafik). 20 . 4 Δ8, II, 14, π 20 . 5 Δ5,8, ll, 14,17 (ß) ^^ ^ jg .U ^ ΔS.ll, 14 and ^. ^ 5,8,11,14 (Q was in seeds from individual Arabidopsis plants MsΔ6 PSE1 and MsΔ5 (Ms3er-29, Ms3er-2, Ms3er-22) and PtΔ6, PSE1 and PtΔ5 (Pt3er-16, Ot3er-7, Pt3er-24), respectively, were determined by GC, in addition, the mean of the respective fatty acid calculated from the values of the individual seeds (in each case right-most graphic).

Figur 14: Fettsäureanalyse von Triple-Ms-, Triple-Ot- und Triple-Pt- Arabidopsis- Samen Fettsäureprofϊle von Einzelsamenanalysen der Triple-Ms-, Triple-Ot- und Triple-Pt- Pflanzen. Dargestellt sind repräsentative GC-Fettsäureprofϊle von Einzelsamen der transgenen Triple-Ms- (A), Triple-Ot- (B) und Triple-Pt- (C) Arabidopsis-Püanzen aus drei bis acht unabhängigen Messungen. Die Fettsäuren wurden durch Vergleich mit einem authentischen Standardgemisch verglichen und darüber identifiziert (D).FIG. 14: Fatty acid analysis of triple Ms, triple Ot and triple Pt Arabidopsis seeds Fatty Acid Profiles of Single Seed Analyzes of Triple-Ms, Triple-Ot and Triple-Pt Plants. Representative GC fatty acid profiles of single seeds of the transgenic triple Ms (A), triple-Ot (B) and triple-Pt (C) Arabidopsis plants are shown from three to eight independent measurements. The fatty acids were compared and identified by comparison with an authentic standard mixture (D).

Figur 15: ω3-Fettsäuregehalt transgener Arαbidopsis PflanzenFIG. 15: ω3 fatty acid content of transgenic Arαbidopsis plants

Einzelsamenanalyse von jeweils zwei bzw. drei unabhängigen Triple-Ms (Triple-Ms- 29, Triple-Ms-2, Triple-Ms-22), Triple-Ot (Triple-Ot-2, Triple-Ot-4) und Triple-Pt (Triple-Pt- 16, Triple-Pt-7, Triple-Pt-24) Arαbidopsis Linien wurde durchgeführt. (A) Mittelwerte und Einzelwerte der Samenanalysen von ω3-18:3Δ9'12'15, (B) dem Δ6- Desaturierungsprodukt ω3-18:4Δ6'9'12'15, (C) dem Elongationsprodukt der Δ6- Elongase, ω3-20:4Δ8'π'14'17 und (D) dem Endprodukt des ω3-VLCPUFA- Biosynthsesewegs EPA, ω3-20:5Δ5'8'π'14'17.Single seed analysis of two or three independent Triple Ms (Triple-Ms-29, Triple-Ms-2, Triple-Ms-22), Triple-Ot (Triple-Ot-2, Triple-Ot-4) and Triple-Ms Pt (Triple-Pt-16, Triple-Pt-7, Triple-Pt-24) Arαbidopsis lines was performed. (A) averages and individual values of seed analyzes of ω3-18: 3 Δ9 ' 12 ' 15 , (B) the Δ6 desaturation product ω3-18: 4 Δ6 ' 9 ' 12 '15 , (C) the elongation product of the Δ6 elongase, ω3-20: 4 Δ8 ' π ' 14 '17 and (D) the final product of the ω3-VLCPUFA biosynthetic pathway EPA, ω3-20: 5 Δ5 ' 8 ' π ' 14 '17 .

Figur 16: ω6-F ettsäuregehalt transgener Arαbidopsis Pflanzen Einzelsamenanalyse von zwei oder drei unabhängigen Triple-Ot und Triple-Pt Arαbidopsis Linien wurde durchgeführt. (A) Mittelwerte und Einzelwerte der Samenanalysen von ω6-18:2Δ9'12, (B) dem Δ6-Desaturierungsprodukt ω6-18:3Δ6'9'12, (C) dem Elongationsprodukt der Δ6-Elongase, ω6-20:3Δ8'π'14 und (D) dem Endprodukt des ω6-VLCPUFA-Biosynthsesewegs AA, ω6-20:4Δ5'8'n'14. Figure 16: ω6-F acid content of transgenic Arαbidopsis plants Single seed analysis of two or three independent Triple-Ot and Triple-Pt Arαbidopsis lines was performed. (A) averages and individual values of seed analyzes of ω6-18: 2 Δ9 '12 , (B) the Δ6 desaturation product ω6-18: 3 Δ6 ' 9 '12 , (C) the elongation product of the Δ6 elongase, ω6-20: 3 Δ8 ' π ' 14 and (D) the final product of the ω6-VLCPUFA biosynthetic pathway AA, ω6-20: 4 Δ5 ' 8 ' n '14 .

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS 1. Verfahren zur Herstellung von 0)3 -Fettsäuren in transgenen Organismen, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende/n Verfahrensschritt/e umfasst: a) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO :2 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO :1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO :2 aufweisen und eine Δ-6- Desaturaseaktivität haben, und/oder b) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-5-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO :4 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO :3 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO :4 aufweisen und eine Δ-5-Desaturase- aktivität haben.A process for the preparation of 0) 3 -fatty acids in transgenic organisms, characterized in that it comprises the following process step / s: a) introducing into the organism a nucleic acid sequence which is responsible for a polypeptide having the activity of a Δ6-desaturase selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences which can be derived as the result of the degenerate genetic code of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of SEQ ID NO: 1 which encodes polypeptides having at least 40% identity with SEQ ID NO: 2 at amino acid level and having a Δ6-desaturase activity, and / or b) introducing into the organism a nucleic acid sequence encoding a polypeptide with the activity of a Δ-5-desaturase selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 3, nucleic acid sequences which can be deduced as a result of the degenerate genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which code for polypeptides which at amino acid level have at least 40% identity with SEQ ID NO: 4 and have Δ5-desaturase activity. 2. Verfahren zur Herstellung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbesondere von Arachidonsäure, Eicosapentaensäure, Stearidonsäure, gamma- Linolensäure, Docosapentaensäure und/oder Docosahexaensäure in transgenen Organismen mit einem Gehalt von mindestens 1 Gew.% dieser Verbindungen bezogen auf den Gesamtlipidgehalt des transgenen Organismus, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende/n Verfahrensschritt/e umfasst: a) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO :2 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO :1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO :2 aufweisen und eine Δ-6- Desaturaseaktivität haben, und/oder b) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-5-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO :4 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 40% Identität mit SEQ ID NO :4 aufweisen und eine Δ-5-Desaturase- aktivität haben.2. A process for the preparation of polyunsaturated fatty acids, in particular of arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, stearidonic acid, gamma-linolenic acid, docosapentaenoic acid and / or docosahexaenoic acid in transgenic organisms with a content of at least 1% by weight of these compounds based on the total lipid content of the transgenic organism, characterized in that it comprises the following process step (s): a) introduction of a nucleic acid sequence into the organism which codes for a polypeptide having the activity of a Δ6-desaturase selected from the group from a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences which can be deduced as a result of the degenerate genetic code of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the encode polypeptides which have at least 40% identity with SEQ ID NO: 2 at amino acid level and have a Δ6-desaturase activity, and / or b) introducing into the organism a nucleic acid sequence which represents a polypeptide with the activity of Δ5 Desaturase selected from the group consisting of a nucleic acid sequence with the SEQ ID NO: 3 Darge set sequence, nucleic acid sequences which can be deduced as a result of the degenerate genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which code for polypeptides which at least 40% identity at the amino acid level having SEQ ID NO: 4 and have a Δ-5-desaturase activity. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend das Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Elongase kodiert.The method of claim 1 or 2, further comprising introducing into the organism a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a Δ6-elongase. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Elongase aus P. patens stammt. The method of claim 3, wherein the polypeptide is derived from P. patens Δ6-elongase activity. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend das Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer C0-3-Desaturase kodiert.The method of any one of the preceding claims, further comprising introducing into the organism a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a C0-3 desaturase. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend das Einbringen einer Nukleinsäuresequenz in den Organismus, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-5-Elongase, einer Δ-4-Desaturase, einer Δ-12-Desaturase, einer Δ-15-Desaturase, einer bifunktionalen Δ-12- und Δ-15-Desaturase, einer Lysophospholipid-Acyltransferase, einer Diacylglycerol-Acyltransferase und/oder einer Phospholipid-Diacylglycerol-Acyltransferase kodiert.6. A method according to any one of the preceding claims, further comprising introducing into the organism a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a Δ5 elongase, a Δ4-desaturase, a Δ12-desaturase, a Δ- 15-desaturase, a bifunctional Δ-12 and Δ-15 desaturase, a lysophospholipid acyltransferase, a diacylglycerol acyltransferase and / or a phospholipid diacylglycerol acyltransferase. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Organismus um einen Mikroorganismus, einen Pilz, eine Hefe oder eine Pflanze handelt.A method according to any preceding claim, wherein the organism is a microorganism, a fungus, a yeast or a plant. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Organismus um eine Öl-produzierende Pflanze, Gemüse-, Salat- oder Zierpflanze handelt.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the organism is an oil-producing plant, vegetable, salad or ornamental plant. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Organismus um eine Nutzpflanze handelt, ausgewählt aus der Gruppe der Pflanzenfamilien bestehend aus den Familien der Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae, Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Grossulariaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae, Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae, Polygonaceae, Punicaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Sterculiaceae und Valerianaceae.9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the organism is a crop selected from the group of plant families consisting of the families of Aceraceae, Actinidiaceae, Anacardiaceae, Apiaceae, Arecaceae, Asteraceae, Arecaceae, Betulaceae, Boraginaceae, Brassicaceae , Bromeliaceae, Cannabaceae, Cannaceae, Caprifoliaceae, Chenopodiaceae, Convolvulaceae, Cucurbitaceae, Dioscoreaceae, Elaeagnaceae, Ericaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Fagaceae, Grossulariaceae, Juglandaceae, Lauraceae, Liliaceae, Linaceae, Malvaceae, Moraceae, Musaceae, Oleaceae, Oxalidaceae, Papaveraceae, Poaceae , Polygonaceae, Punicaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Rutaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, Sterculiaceae and Valerianaceae. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Arachidonsäure, Eicosapentaensäure, Stearidonsäure, gamma-Linolensäure, Docosapentaensäure und/oder Docosahexaensäure in dem transgenen Organismen mindestens 4 Gew.% dieser Verbindungen bezogen auf den Gesamtlipidgehalt des Organismus beträgt.10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the content of arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, stearidonic acid, gamma-linolenic acid, docosapentaenoic acid and / or docosahexaenoic acid in the transgenic organisms at least 4 wt.% Of these compounds based on the total lipid content of the organism. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arachidonsäure, Eicosapentaensäure, Stearidonsäure, gamma-Linolensäure, Docosapentaensäure und/oder Docosahexaensäure in dem Organismus vorwiegend als Ester in Phospholipiden oder Triacylglyceriden gebunden vorliegt.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, stearidonic acid, gamma-linolenic acid, docosapentaenoic acid and / or docosahexaenoic acid present in the organism predominantly bound as an ester in phospholipids or triacylglycerides. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arachidonsäure, Eicosapentaensäure, Stearidonsäure, gamma-Linolensäure, Docosapentaensäure und/oder Docosahexaensäure aus dem Organismus in Form ihrer Öle, Lipide oder freien Fettsäuren isoliert wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the arachidonic acid, eicosapentaenoic acid, stearidonic acid, gamma-linolenic acid, docosapentaenoic acid and / or docosahexaenoic acid from the organism in the form of their oils, lipids or free fatty acids is isolated. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche weitere Biosynthesegene des Fettsäure- oder Lipidstoffwechsels eingebracht werden, ausgewählt aus der Gruppe Acyl-CoA- Dehydrogenase(n), Acyl-ACP[= acyl carrier protein]-Desaturase(n), Acyl-ACP- Thioesterase(n), FettsäureAcyl-Transferase(n), Acyl-CoA:Lysophospholipid- Acyltransferase(n), Fettsäure-Synthase(n), Fettsäure -Hydroxylase(n), Acetyl- Coenzym A-Carboxylase(n), Acyl-Coenzym A-Oxidase(n), Fettsäure -Desaturase(n), Fettsäure -Acetylenasen, Lipoxygenasen, Triacylglycerol-Lipasen, AllenoxidSynthasen, Hydroperoxid-Lyasen oder Fettsäure -E longase(n).13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that additional additional biosynthesis genes of the fatty acid or lipid metabolism are introduced, selected from the group acyl-CoA dehydrogenase (s), acyl-ACP [= acyl carrier protein] desaturase (n Acyl-ACP thioesterase (s), fatty acid acyltransferase (s), acyl CoA: lysophospholipid acyltransferase (s), fatty acid synthase (s), fatty acid hydroxylase (s), acetyl coenzyme A carboxylase ( n), acyl coenzyme A oxidase (s), fatty acid desaturase (s), fatty acid acetylenases, lipoxygenases, triacylglycerol lipases, Allene synthases, hydroperoxide lyases or fatty acid elongase (s). 14. Öl, Lipide oder Fettsäuren oder eine Fraktion davon, hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.14. Oil, lipids or fatty acids or a fraction thereof, produced by the process according to one of claims 1 to 13. 15. Öl-, Lipid- oder Fettsäurezusammensetzung, die langkettige, mehrfach ungesättigte Fettsäuren hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst und von transgenen Pflanzen stammt.An oil, lipid or fatty acid composition comprising long chain polyunsaturated fatty acids prepared by the process of any one of claims 1 to 13 and derived from transgenic plants. 16. Verfahren zur Herstellung von Ölen, Lipiden oder Fettsäurezusammensetzungen durch Mischen von Öl, Lipiden oder Fettsäuren gemäß Anspruch 14 oder Öl-, Lipid- oder Fettsäurezusammensetzung nach Anspruch 15 mit tierischen Ölen, Lipiden oder Fettsäuren.16. A process for the preparation of oils, lipids or fatty acid compositions by mixing oil, lipids or fatty acids according to claim 14 or oil, lipid or fatty acid composition according to claim 15 with animal oils, lipids or fatty acids. 17. Verwendung von Öl, Lipiden oder Fettsäuren gemäß Anspruch 14 oder Öl-, Lipid- oder Fettsäurezusammensetzungen gemäß Anspruch 15 oder Ölen, Lipiden oder Fettsäurezusammensetzungen hergestellt gemäß Anspruch 16 in Futtermitteln, Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika.17. Use of oil, lipids or fatty acids according to claim 14 or oil, lipid or fatty acid compositions according to claim 15 or oils, lipids or fatty acid compositions prepared according to claim 16 in feed, food, cosmetics or pharmaceuticals. 18. Isoliertes Nukleinsäuremolekül umfassend eine Nukleinsäuresequenz, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-6-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO :1 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO :2 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO :1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 68 % Identität mit SEQ ID NO :2 aufweisen und eine Δ-6- Desaturaseaktivität haben. 18. An isolated nucleic acid molecule comprising a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a Δ6-desaturase selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 1, nucleic acid sequences resulting from degeneracy derive genetic codes from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, which code for polypeptides having at least 68% identity with SEQ ID NO: 2 at the amino acid level and a Δ- Have 6- desaturase activity. 19. Isoliertes Nukleinsäuremolekül umfassend eine Nukleinsäuresequenz, die für ein Polypeptid mit der Aktivität einer Δ-5-Desaturase kodiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Sequenz, Nukleinsäuresequenzen, die sich als Ergebnis des degenerierten genetischen Codes von der in SEQ ID NO :4 dargestellten Aminosäuresequenz ableiten lassen, und Derivaten der in SEQ ID NO: 3 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide kodieren, die auf Aminosäureebene mindestens 67 % Identität mit SEQ ID NO :4 aufweisen und eine Δ-5- Desaturaseaktivität haben.19. An isolated nucleic acid molecule comprising a nucleic acid sequence encoding a polypeptide having the activity of a Δ5-desaturase selected from the group consisting of a nucleic acid sequence having the sequence shown in SEQ ID NO: 3, nucleic acid sequences resulting from degeneracy derive genetic code from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, which code for polypeptides having at least 67% identity with SEQ ID NO: 4 at the amino acid level and a Δ- Have 5- desaturase activity. 20. Nukleinsäuremolekül nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Sequenz von einer Alge, einem Pilz, einem Mikroorganismus, einer Pflanze oder einem nichthumanen Tier stammt.20. Nucleic acid molecule according to claim 18 or 19, wherein the sequence is derived from an alga, a fungus, a microorganism, a plant or a non-human animal. 21. Aminosäuresequenz, die von einer Nukleinsäuresequenz nach einem der Ansprüche 18 bis 20 kodiert wird.21. An amino acid sequence which is encoded by a nucleic acid sequence according to any one of claims 18 to 20. 22. Genkonstrukt, enthaltend eine Nukleinsäuresequenz nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Nukleinsäuresequenz funktionsfähig mit einem oder mehreren Regulationssignalen verbunden ist.22. A gene construct comprising a nucleic acid sequence according to any one of claims 18 to 20, wherein the nucleic acid sequence is operably linked to one or more regulatory signals. 23. Vektor, enthaltend eine Nukleinsäuresequenz nach einem der Ansprüche 18 bis 20 oder ein Genkonstukt nach Anspruch 22.23. A vector containing a nucleic acid sequence according to any one of claims 18 to 20 or a gene construct according to claim 22. 24. Transgener nicht-humaner Organismus, enthaltend mindestens eine Nukleinsäuresequenz nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ein Genkonstrukt nach Anspruch 22 oder einen Vektor nach Anspruch 23. 24. Transgenic non-human organism comprising at least one nucleic acid sequence according to any one of claims 18 to 20, a gene construct according to claim 22 or a vector according to claim 23. 25. Transgener nicht-humaner Organismus nach Anspruch 24, wobei der Organismus eine Pflanze ist. 25. Transgenic non-human organism according to claim 24, wherein the organism is a plant.
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