[发明专利]植物作为宿主表达人源端粒酶的应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，特别涉及植物作为宿主表达人源端粒酶显著延长生物寿命。本发明利用植物例如生菜作为重组蛋白质生产的有效表达平台，利用简单以及有效的农杆菌介导真空渗透方法来表达人源端粒酶。该表达体系确定植物外源蛋白在农杆菌侵染4天后就可以收集。利用Western Blot蛋白杂交法确定端粒酶成功表达，用AKTA蛋白纯化系统成功纯化出端粒酶。秀丽隐杆线虫的寿命测试结果表明利用该平台技术生产的端粒酶显著延长寿命。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及植物作为宿主表达人源端粒酶显著延长生物寿命。

背景技术

2009年10月5日瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2009年度诺贝尔生理学或医学奖授予3位美国科学家伊利莎芭.布莱克本(Elizabeth H.Blackburn),卡萝尔.格雷德(CarolW.Greider)和杰克.绍斯塔克(Jack W.Szostak)，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。他们的发现阐明了端粒酶的作用--使端粒的长度和结构得以稳定，从而保护染色体、细胞随着端粒的变短而衰老，而当端粒酶的活性足以维护端粒的长度时，细胞将会延迟衰老，在癌细胞得到永久性这一过程中，端粒酶的激活起了非常重要的作用。相反，一些遗传病正是由于端粒酶的活性缺陷最终导致细胞的损伤，正是由于三位科学家的开创性工作让人们指导端粒和端粒酶不仅与染色体的特质和稳定性密切相关，而且还设计细胞的衰老与损伤、癌症的发生等方面。

端粒酶(Telomerase)是使端粒延伸的反转录DNA合成酶。是个由RNA和蛋白质组成的核糖核酸-蛋白复合物。其RNA组分为模板，蛋白组分具有催化活性，以端粒5'末端为引物，合成端粒重复序列。端粒酶的活性在真核细胞中可检测到，其功能是合成染色体末端的端粒，使因每次细胞分裂而逐渐缩短的端粒长度得以补偿，进而稳定端粒长度。主要特征是用它自身携带的RNA作模板，以dNTP为原料，通过逆转录催化合成后延长链5‘端DNA片段或外加重复单位。端粒酶在细胞中的主要生物学功能，是通过其逆转录酶活性复制和延长端粒DNA来稳定染色体端粒DNA的长度。

近年有关端粒酶与肿瘤关系的研究进展表明，在肿瘤细胞中端粒酶还参与了对肿瘤细胞的凋亡和基因组稳定的调控过程。与端粒酶的多重生物学活性相对应，肿瘤细胞中也存在复杂的端粒酶调控网络。通过蛋白质-蛋白质相互作用在翻译后水平对端粒酶活性及功能进行调控，则是目前研究端粒酶调控机制的热点之一。但目前的表达系统耗时长，纯化工艺复杂，存在基因污染，感染人体的潜在病虫害等问题，且生产成本较高，存在产品安全性的隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了植物作为宿主在表达端粒酶中的应用。本发明利用植物尤其是生菜作为重组蛋白生产的高效平台技术，表达了端粒酶。并且在温和的条件下成功分离出有活性的外源蛋白，证明植物尤其是生菜表达平台可以成功用来生产端粒酶蛋白。时间短(4d)，纯化简单，生产便捷。消除基因污染，消除感染人体的潜在病虫害等。大大降低生产成本，提高产品安全性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了植物作为宿主在表达端粒酶中的应用；所述植物选自生菜、菠菜、番茄、萝卜、白菜、玉米、大豆、小麦或烟草；所述植物的器官选自种子、叶、根茎或整株植物。

植物瞬时表达技术是在植物生长到一定阶段，利用多种不同的技术方式将含有目标蛋白的质粒转移到植物细胞中，在植物细胞中建立高效、可控的表达系统，获得该基因短暂的可控表达的技术。与稳定表达相比，瞬时表达所需时间短，不需要将外源基因整合到宿主植物染色体中，仅需几天的时间就可拿到实验结果。与细菌表达系统相比，植物表达系统可以对所表达的蛋白进行正确的折叠、加工、修饰，所生产的蛋白活性高于细菌表达系统；与动物细胞表达系统相比，植物表达系统的前期投入成本非常低，仅为其百分之一到百分之五。本研究还发现，重组人源端粒酶显著延长秀丽隐杆线虫的寿命。

在上述研究的基础上，本发明还提供了一种表达载体，包括端粒酶的序列以及双元植物载体。