新型植物表达构建物的制作方法_2

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5'UTR序列。
[0064]SEQIDN0:27是嵌合FMV-Actll启动子的序列,其中包括Actll基因的第一个内 含子。碱基位置1-536代表重复FMV启动子序列;碱基位置553-1946代表拟南芥属肌动蛋 白11启动子、内含子和5'UTR序列。
[0065]SEQIDN0:28是嵌合FMV-EFla启动子的序列,其中包括EFla基因的第一个内 含子。碱基位置1-536代表FMV启动子序列;碱基位置553-1695代表EF1a启动子、内含 子和5'UTR序列。
[0066]SEQIDN0:29是CaMV_Aet8启动子的序列,其中包括Act8基因的第一个内含子。 碱基位置1-523代表CaMV启动子序列;碱基位置534-1800代表Act8启动子、内含子和 5'UTR序列。
[0067]SEQIDN0:30是CaMV-Act2启动子的序列,其中包括Act2基因的第一个内含子。 碱基位置1-523代表CaMV启动子序列;碱基位置534-1742代表Act2启动子、内含子和 5'UTR序列。
[0068] 发明详述
[0069] 本申请要求于99年12月16日申请的美国临时申请第60/171,173号的权益。 提供下面的定义和方法以更好地定义本发明,并指导本领域内的一般技术人员实施本发 明。除特别指出,应当按照相关领域内一般技术人员的常规使用来理解术语。使用在 37CFR§ 1. 822陈述的DNA碱基命名法。使用标准的氨基酸残基单字母命名法和三字母命名 法。
[0070] "核酸(序列)"或"多核苷酸(序列)"指基因组来源或合成来源的单链或双链 DNA或RNA,即分别是从5'(上游)端读到3'(下游)端的脱氧核糖核苷酸碱基或核糖核 苷酸碱基的聚合物。核酸可以代表有义链或互补(反义)链。
[0071] "天然的"指天然出现的("野生型")核酸序列。
[0072] "异源的,,序列指源自外来来源或物种的序列,或者当来自同一来源时指由其原 始形式受到修饰的序列。
[0073] "分离的"核酸序列是与所述核酸天然出现的生物细胞中其通常结合的其它核酸 序列(即其它染色体DNA或染色体外DNA)基本分离或纯化出来的。该术语包括经过生物 化学纯化以便基本去除污染的核酸和其它细胞成份的核酸。该术语还包括重组核酸和化学 合成的核酸。
[0074] 本文所用术语"基本纯化的"指与其天然状态通常结合的其它分子分离开来的分 子。更优选基本纯化的分子是在制备物中主要存在的种类。基本纯化的分子可以不含有天 然混合物中存在的60%、优选75%、更优选90%其它分子(不包括溶剂)。术语"基本纯化 的"并不包括以天然状态存在的分子。
[0075] 假如第一种核酸序列在与参考核酸(或其互补链)进行最佳序列对比(在整个比 较窗口上,适当地插入或缺失低于参考序列的20%的核苷酸)时,在至少20个核苷酸位置、 优选至少50个核苷酸位置、更优选至少100个核苷酸位置、最优选所述第一种核酸全长的 比较窗口上,存在至少约75%核苷酸序列同一性、优选至少约80%同一性、更优选至少约 85%同一性、最优选至少约90%同一性,那么该种核酸序列就与所述参考序列显示"基本同 一性"。可以通过下面方法进行比较窗口的最佳序列对比:Smith和¥&七61'11^11,4(1¥.4口卩1. Math. 2 :482,1981 的局部同源性算法;Needleman和Wunseh,J.Mol.Biol. 48 :443,1970 的 同源性序列对比算法;Pearson和Lipman,Proc.Natl.Acad.Sci.USA85 :2444,1988 的相似 性搜寻方法;优选使用在WisconsinGeneticsSoftwarePackageRelease7.0,Genetics ComputerGroup,575ScienceDr. ,Madison,WI上这些算法的计算机化实现形式(GAP、 BESTFIT、FASTA和TFASTA)。所述参考核酸可以是全长分子或较长分子的一部分。或者,假 如一种核酸分子在严格条件下与另一种核酸分子杂交,如下文所定义,那么这两种核酸分 子就具有基本同一性。
[0076] 假如两种核酸序列的布置使得第一种核酸序列影向第二种核酸序列的功能,那么 所述第一种核酸序列就与所述第二种核酸序列"有效连接"。优选这两种序列是单一连续核 酸分子的组成部分,或者更优选是临近的。例如,假如一种启动子调节或介导一种基因在细 胞中的转录,那么所述启动子就与所述基因有效连接。
[0077] "重组"核酸是通过人工组合两种在其它情况下是分离的序列区段而获得的,例如 通过化学合成或通过遗传工程技术操作分离的核酸区段。进行核酸操作的技术是众所周 知的(参见例如Sambrook等,MolecularCloning:ALaboratoryManual,ColdSpring HarborPress,1989;Mailga等,MethodsinPlantMolecularBiology,ColdSpring HarborPress,1995;Birren等,GenomeAnalysis:第一卷,分析DNA, (1997),第二卷,检 测基因,(1998),第三卷,克隆系统,(1999),第四卷,基因组作图,(1999),ColdSpring Harbor,NewYork) 〇
[0078]化学合成核酸的方法在例如Beaucage和Carruthers,Tetra.Letts. 22 : 1859-1862,1981 和Matteucci等,J.Am.Chem.Soc. 103 :3185,1981 中讨论。可以例如在商 业化的自动寡核苷酸合成仪上进行核酸的化学合成。
[0079] 可以设计并化学合成"合成核酸序列"以增强在特定宿主细胞中的表达并用于克 隆进合适的构建物。宿主细胞常常显示优选的密码子选择(Murray等,1989)。因此设计用 于增强在特定宿主中表达的合成DNA应当反映在该宿主细胞中的密码子选择模式。可以 获得用于这些目的的计算机程序,包括但不限于SequenceAnalysisSoftwarePackage, GeneticsComputerGroup,Inc. ,UniversityofWisconsinBiotechnologyCenter, Madison,WI53711 的 "BestFit" 或 "Gap" 程序。
[0080] 核酸"扩增"或"核酸复制"指产生额外的核酸序列拷贝,并使用聚合酶链式反 应(PCR)技术进行。多种扩增方法是本领域内已知的并且已经得到描述,尤其是美国 专利第 4, 683, 195 号和第 4, 683, 202 号以及PCRProtocols:AGuidetoMethodsand Applications,Innis等编辑,AcademicPress,SanDiego, 1990。在PCR中,引物指退火到 DNA模板以起始聚合酶链式反应的确定序列的短寡核苷酸。
[0081] "转化的"、"转染的"或"转基因"指已经引入外源核酸(如重组构建物)的细胞、 组织、器官或生物。所引入的核酸最好整合入受体细胞、组织、器官或生物的基因组DNA,以 便所引入的核酸通过随后的后代遗传。"转基因"或"转化的"细胞或生物还包括所述细胞 或生物的后代,以及由使用所述"转基因"植物作为杂交亲本的育种程序产生、并表现由于 重组构建物或构建物的存在而引起的表型改变的后代。
[0082] 术语"基因"指染色体DNA、质粒DNA、eDNA、合成DNA或其它编码肽、多肽、蛋白或 RNA分子的DNA、以及在编码序列两侧参与表达调节的区。一些基因可以转录成为mRNA并 翻译成为多肽(结构基因);而其它基因可以转录成为RNA(如rRNA、tRNA);其它类型基因 作为表达调节物起作用(调节基因)。
[0083]基因"表达"指基因转录产生对应mRNA并且该mRNA翻译产生对应基因产物,即肽、 多肽或蛋白。调节元件控制或调整基因表达,所述调节元件包括5'调节元件如启动子。 [0084] "遗传成分"指可以构成表达构建物的成分或部分的任何核酸序列或遗传元件。遗 传成分的例子包括但不限于启动子区、5'非翻译前导区、内含子、基因、3'非翻译区和其它 调节序列或影响一个或多个核酸序列转录或翻译的序列。
[0085] 术语"重组DNA构建物"、"重组构建物"、"表达构建物"或"表达盒"指来自任何来 源、能够整合入基因组或自主复制的任何因子如质粒、粘粒、病毒、BAC(细菌人工染色体)、 自主复制型序列、噬菌体、或者线性或环状单链或双链DNA或RNA核苷酸序列,包括其中一 种或多种DNA序列使用众所周知的重组DNA技术以功能性可操作方式连接的DNA分子。
[0086] "互补"指核酸序列通过碱基配对(A-G-T与互补序列T-C-A配对)的天然结合。 假如两个单链分子间只有部分核酸对是互补的,那么它们之间的互补性是部分的;假如所 有碱基对都是互补的,那么它们的互补性就是完全的。互补性的程度影响杂交和扩增反应 的效率和强度。
[0087]"同源性"指核酸序列或氨基酸序列分别按照核苷酸或氨基酸位置同一性百分率 而言的相似性水平(即序列相似性或同一性)。同源性也指在不同核酸或蛋白之间相似功 能特性的概念。
[0088] "启动子"指位于基因的可读框(或蛋白编码区)翻译起始密码子5'或上游、涉 及RNA聚含酶II和其它蛋白(反式作用转录因子)的识别和结合以起始转录的核酸序列。 "植物启动子"是在植物细胞中有功能的天然或非天然启动子。组成型启动子在植物的整个 发育过程在大多数或所有植物组织中起作用。组织特异性启动子、器官特异性启动子或细 胞特异性启动子分别仅在或主要在特定组织、器官或细胞类型中表达。启动子可能在植物 的一个部分(如细胞类型、组织或器官)比在植物的其它部分呈现"增强的"表达(即更高 的表达水平),而不是在特定组织、器官或细胞类型中"特异性"表达。时序调节的启动子 仅在或主要在植物发育的某些时期或一天内的某些时刻起作用,例如与昼夜节律有关的基 因就是这种情况。诱导型启动子应答内源刺激或外源刺激的存在,例如化合物(化学诱导 物),或应答环境信号、激素信号、化学信号和/或发育信号,选择性表达有效连接的DNA序 列。诱导型或调节型启动子包括例如由光、热、胁迫、洪涝或干旱、植物激素、创伤或化学药 品如乙醇、茉莉酮酸酯、水杨酸或安全剂调节的启动子。
[0089] 可以用任何植物启动子作为5'调节序列以调节特定一个基因或多个基因的表 达。一种优选的启动子是植物RNA聚合酶11启动子。植物RNA聚合酶II启动子象其它 高等真核生物的RNA聚合酶II启动子一样,有复杂的结构并由几个独立元件组成。一 种这样的元件是真核基因在体外正确表达和在体内准确有效地起始转录所必需的TATA 框或Goldberg-Hogness框。TATA框通常位于约-25到-35,即在定义为位置+1的转录 起始位点或加帽位点上游(5')25到35碱基对(bp) (Breathnach和Chambon,Ann.Rev. Biochem. 50 :349-383,1981;Messing等,GeneticsEngineeringofPlants,Kosuge等 编辑,第211-227页,1983)。另一个常见元件CCAAT框位于-70和-lOObp之间。在植物 中,CCAAT框可以具有与哺乳动物启动子的功能类似序列不同的共有序列(所述植物类 似物已经命名为"AGGA框",以将其与动物中的类似元件区分开来;Messing等,Genetics EngineeringofPlants,Kosuge等编辑,第211-227页,1983)。此外,事实上所有启动子 都包括从约-lOObp延伸到-1,OOObp或转录起始位点更上游的其它上游激活序列或增强子 (Benoist和Chambon,Nature290 :304_310,1981;Gruss等,Proc.Nat.Acad.Sci.USA78 : 943-947,1981 ;和Khoury和Gruss,Cell27 :313-314,1983)。
[0090] 当所述启动子与异源DNA序列融合时,所述启动子通常引起所融合的序列以类似 于所述启动子正常连接的基因序列的转录方式进行转录。可以加入包括调节序列的启动子 片段(例如融合到具有其自身的部分或完全调节序列的活性启动子的5'端,或插入其中) (Fluhr等,Science232 :1106-1112,1986 ;Ellis等,EMB0J. 6 1987;Strittmatter 和Chua,Proc.Nat.Acad.Sci.USA84:8986-8990,1987;Poulsen和Chua,Mol.Gen.Genet. 214 :16-23,1988;Comai等,PlantMol.Biol. 15 :373-381,1991)。或者,可以在无 活性的截短的启动子5'上游区加上异源调节序列,所述无活性的截短的启动子例如仅包 括核心TATA、有时还包括CCAAT元件的启动子(Fluhr等,Science232 :1106-1112,1986 ; Strittmatter和Chua,Proc.Nat.Acad.Sci.USA84 :8986_8990,1987;Aryan等,Mol.Gen. Genet. 225 :65-71,1991)。
[0091]启动子通常包含多个独立的"顺式作用转录调节元件"或简称"顺式元件",每个 顺式元件赋予对基因表达总体控制的不同方面(Strittmatter和Chua,Proc.Nat.Acad. Sci.USA84:8986-8990,1987;Ellis等,EMB0J. 6:11-16,1987;Benfey等,EMB0J. 9: 1677-1684,1990)。"顺式元件"结合调节转录的反式作用蛋白因子。一些顺式元件结合不止 一种因子,而反式作用转录因子可以与不止一个顺式元件以不同亲和性相互作用(Johnson 和McKnight,Ann.Rev.Biochem. 58 :799-839,1989)。已经讨论过植物转录因子、对应的顺 式元件和它们相互作用的分析,例如参见Martin,Curr.OpinionsBiotech. 7:130-138, 1996 ;Murai,MethodsinPlantBiochemistryandMolecularBiology,Dashek编辑,CRC Press, 1997,第397-422页;和MethodsinPlantMolecularBiology,Maliga等编辑,Cold SpringHarborPress, 1995,第233-300页。本发明的启动子序列可以包含赋予或调节基 因表达的"顺式元件"。
[0092] 可以通过多种技术鉴定顺式元
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