玉米非翻译区域用于植物中转基因表达的用图_3

文档序号:8344254阅读:来源:国知局
色氨酸脱羧酶(Goddijn et al. (1993)Plant Mol. Bio. ,22:907-912);二氢吡啶二羧酸合酶和脱敏的天冬氨酸激酶(Perl et al. (1993)Bio/ Technology, 11:715-718) ;bar 基因 (Toki et al. (1992)Plant Physiol. ,100:1503-1507 和 Meagher et al. (1996)and Crop Sci. ,36:1367);色氛酸脱幾酶(Goddijn et al. (I993)Plant Mol. Biol.,22 = 9O7-9I2);新霉素磷酸转移酶(ΝΕΟ) (Southern et al. (1982) J. Mol. Appl. Gen.,1:327 ;潮霉素磷酸转移酶(HPT 或 HYG) (Shimizu et al. (1986)Mol. Cell Biol. ,6:1074);二氢叶酸还原酶(DHFR) (Kwok et al. (1986)PNAS USA 4552);膦丝菌素乙酰转移酶(DeBlock et ah (1987)EMB0 J.,6:2513) ;2,2-二氯丙酸 脱卤素酶(Buchanan-Wollatron et al. (1989) J. Cell. Biochem. 13D:330);乙酰轻酸合酶 (Anderson et al,美国专利 4, 761,373 ;Haughn et al. (1988)Mol. Gen. Genet. 221:266); 5-稀醇式丙酮酰-莽草酸-磷酸合酶(aroA)(Comai et al. (1985) Nature 317:741);齒 代芳基腈水解酶(haloarylnitrilase) (Stalker et al,已公开的 PCT 申请 W087/04181); 乙酰辅酶 A 羧化酶(Parker et al. (1990) Plant Physiol. 92:1220);二氢蝶酸合酶(sul I) (Guerineau et al. (1990)Plant Mol. Biol. 15:127);和 32kD 光系统 II 多肽(psbA) (Hirschberg et al. (1983)Science, 222:1346)〇
[0048] 还包括编码对下述者的抗性的基因:氯霉素(Herrera-Estrella et al. (1983) EMBO J·,2:987-992);甲氨蝶呤(Herrera-Estrella et al. (1983)Nature, 303:209-213; Meijer et al. (1991)Plant Mol Bio., 16:807-820(1991);潮霉素 (Waldron et al. (1985) Plant Mol. Biol. , 5:103-108 ;Zhijian et al. (1995)Plant Science,108:219-227 和 Meijer et al. (1991) Plant Mol. Bio.16:807-820);链霉素 (Jones et al. (1987) Mol.Gen.Genet·, 2IO:86_91);大观霉素(Bretagne-Sagnard et al. (I996)Transgenic Res. ,5:131-137);博来霉素 (Hille et al. (1986)Plant Mol. Biol. ,7:171-176);磺胺 (Guerineau et al. (1990) Plant Mol. Bio. ,15:127-136);溴苯腈(Stalker et al. (1988) Science, 242:419-423) ;2,4_D(Streber et al. (1989)Bio/Technology, 7:811-816);草甘 膦(Shaw et al. (1986) Science, 233:478-481);和膦丝菌素 (DeBlock et al. (1987) EMBO J. ,6:2513-2518)。除非另外指出,否则本文引用所有这些参考文献的全部内容作为参考。
[0049] 上面列举的可选择标记和报告基因没有限制意义。本发明可以包含任何报告或可 选择标记基因。如果有必要,这些基因可以通过本领域已知的方法进行测序。
[0050] 报告基因和可选择标记基因以在植物体内表达最优的方式合成。也就是说,基因 的编码序列经过修饰从而提高在植物体内的表达。设计合成的标记基因使其以更高水平在 植物体内表达,导致更高的转化效率。合成最优化基因的方法可以技术上获得。实际上,已 经有多个基因被最优化,从而增加基因产物在植物内的表达。
[0051 ] 标记基因可以为了在特定植物物种中的表达最优化,或者,可以为了在植物家族 中的最优表达而被修饰。植物的优选密码子可以根据特定的感兴趣植物物种中最大量 表达的蛋白质的频率最高的密码子加以确定。参见,例如,EPA 0359472 ;EPA 0385962; WO 91/16432 ;Perlak et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88:3324-3328;和 Murray et al.(1989)Nucleic Acids Research, 17:477-498;美国专利 5,380,831;和美国专利 No. 5,436, 391,本文引用其内容作为参考。通过这种方式,可以为了在任何植物体内表达而 核苷酸序列进行最优化。可以认识到,全部基因序列或其任何部分均可是经优化或合成的。 也就是说,可以使用完全最优化的或部分最优化的序列。
[0052] 此外,已经开发出了多种使用土壤杆菌介导的转化系统的转化策略。例如,二元载 体策略是基于二质粒系统,其中T-DNA位于和其余Ti质粒不同的质粒中。在共整合策略中, T-DNA的一小部分位于和外来基因相同的载体上,该载体随后与Ti质粒重组。
[0053] 如本文中使用的,短语"外植体"指来自受试者的一个或多个组织或器官的活组织 或器官的移出的部分。
[0054] 如本文中所使用的,词语"植物"包括双子叶植物和单子叶植物。双子叶植物的 实例包括烟草、拟南芥、大豆、番茄、木瓜、加拿大油菜、向日葵、棉花、苜蓿、马铃薯、葡萄 (grapevine)、木豆(pigeon pea)、豌豆、芸苔属(Brassica)、鹰嘴豆、甜菜、油菜、西瓜、甜 瓜、辣椒、花生、南瓜、萝卜、菠菜、倭瓜(squash)、西兰花、卷心菜、胡萝卜、花椰菜、芹菜、大 白菜、黄瓜、茄子和莴苣。单子叶植物的例子包括玉米、水稻、小麦、甘蔗、大麦、黑麦、高粱、 兰花、竹子、香蕉、香蒲、百合、燕麦、洋葱、黍和黑小麦(triticale)。
[0055] 如本文中使用的,短语"嵌合基因构建体"是指包含来自多于一个生物体的基因或 其部分的重组核酸。
[0056] 如本文中使用的,短语"缺失"或"删除"是指氨基酸或核苷酸序列中的改变,其中 分别有一个或多个氨基酸或核苷酸残基缺如。
[0057] 本发明的5'和/或3' Ubil UTR可以与感兴趣的结构核酸序列"功能连接",如果 这些元件彼此所处的位置关系使得所述5'和/或3'Ubil UTR能够影响所述感兴趣的结构 核酸序列的mRNA稳定性、翻译效率或转录产物的话。
[0058] 如本文中使用的,短语"异源基因"是指编码蛋白质、多肽、RNA或前述任何者的部 分的基因,其确切的氨基酸序列通常不见于宿主细胞中,而是通过标准基因转移技术导入 的。
[0059] 如本文中使用的,短语"同一性"或"相似性"是指两个多肽序列或两个多核 苷酸序列之间的关系,如通过比较这些序列确定的。在本领域中,同一 ,性也意指通过匹 配两条多肽序列或两条多核苷酸序列的序列段而确定的这两条序列之间的序列相关程 度。同一性和相似性均可容易地计算(Computational Molecular Biology, Lesk, A. Μ. , ed. , Oxford University Press. New York(1988) ;Biocomputing:Informatics and Genome Projects, Smith, D. ff. , ed. , Academic Press, New York (1993) ;Computer Analysis of Sequence Data, Part I, Griffin, A. M. , and Griffin, H. G. , eds. , Humana Press, New Jersey (1994) ;Sequence Analysis in Molecular Biology,von Heinje, G.,Academic Press (1987) ;and Sequence Analysis Primer, Gribskov, M. and Devereux, J. , eds. , M Stockton Press, New York(1991))。常用于确定两个序列之间的同一性或相似性的方法 包括,但不限于 Cari ΙΙο,Η·, and Lipman,D. ,SIAM J. Applied Math. ,48:1073 (1988)中 公开的方法。已知的用于确定同一性的方法旨在给出所测试的两个序列的最大匹配。用 于确定同一性和相似性的方法被编码成计算机程序。用于确定两条序列之间的同一性 和相似性的典型方法包括:GCG program package (Devereux,J.,et al·, Nucleic Acids Research 12 (I):387 (1984)),BLASTP、BLASTN、FASTA 和 TFASTA (Atschul, S. F. et al.,J. Mol.Biol. 215:403(1990))〇
[0060] 如本文中使用的,短语"插入"或"添加"是指氨基酸或核苷酸序列中的改变导致 与天然存在的分子相比分别加入一个或多个氨基酸或核苷酸残基。
[0061] 如本文中使用的,短语"修饰的(或改变的)表达"是指如下所述的转基因植物中 的表达,该转基因植物经过基因工程改造使得感兴趣的异源结构基因的相应区域的侧翼有 本发明的5'和/或3'Ubil UTR之一或二者,其中该感兴趣的结构基因的mRNA水平、蛋白 质水平或酶比活性相对于下述1)或2)已经改变:1)该植物的天然型,或2)携带该感兴趣 的结构基因但不包含所述5'和3' Ubil UTR之一或二者作为其侧翼区域的转基因植物。
[0062] 如本文中使用的,短语"非天然表型"是指因植物中重组DNA表达而出现或被重组 DNA表达所影响的性状。
[0063] 如本文中使用的,短语"重组核酸"只是已经从任何来源分离或衍生而来的核酸, 其可以随后被化学改变,然后导入转基因植物。"衍生"自某来源的重组核酸的一个例子是 这样的DNA或RNA序列,其作为给定生物体中的有用的片段被鉴定,然后以实质上纯的形式 被化学合成。此类从某一来源"分离"的DNA的一个例子是通过化学手段,例如通过使用限 制性内切核酸酶将有用的DNA序列切出或移出,以便能够通过基因工程方法学对它进一步 操作(例如扩增),以供用于本发明。
[0064] 如本文中使用的,短语"感兴趣的结构核酸序列"指编码蛋白质的DNA、RNA或合成 核苷酸的序列。术语"感兴趣的结构核酸"与短语"感兴趣的结构基因"在本文中可以互换 使用。
[0065] 如本文中使用的,短语"转基因植物"是指含有外源核苷酸序列的植物,该序列插 入植物的细胞核基因组或细胞器基因组中。
[0066] 为了根据本发明的教导修饰主题的5'和/或3' UTR序列,示例性的技 术包括那些用于多核苷酸介导的、定点诱变的技术,以及使用限制酶、PCR扩增 和连接酶以修饰和/或联接现存的核酸分子的公知技术(参见,例如Zoller et al. , DNA, 3:479-488(1984) ;Higuchi et al. , Nucl. Acids Res. , 16:7351-7367 (1988); Ho et al. , Gene,77:51-59 (1989) ;Horton et al. , Gene,77:6 I (1989) ;PCR Technology: Principles and Applications for DNA Amplification, (ed.) Erlich(1989);以及 Metz 等人的美国专利 6,271,360,
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