[发明专利]用于在单子叶植物中基因表达的重组启动子无效

专利信息
申请号: 91104843.X 申请日: 1991-05-17
公开(公告)号: CN1063506A 公开(公告)日: 1992-08-12
发明(设计)人: 戴维I·拉斯特;理查德I·S·布雷特尔;道格拉斯A·张伯伦;菲利普J·拉金;埃伦L·马什;詹姆斯W·皮科克;伊丽莎白S·丹尼斯;马克R·奥利夫;杰弗里G·埃利斯 申请(专利权)人: 卢布里绍尔遗传学股份有限公司;联邦科学与工业研究组织
主分类号: C12N15/29 分类号: C12N15/29;C12N15/09;C12N5/04
代理公司: 上海专利事务所 代理人: 张恒康
地址: 美国俄*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 单子叶植物 基因 表达 重组 启动子
【说明书】:

本申请基于1990年5月18日申请的美国专利申请07/525866。

本发明一般涉及植物分子生物学领域,特别是涉及使基因表达增强的启动子区内的增强子序列及其重组排列。本发明可使得单子叶植物中所需的结构基因的选择表达增强。

研究植物转化过程所必须考虑的最重要因素之一是获得一种在靶细胞中能提供引种基因的可靠的高水平表达的启动子。例如,对于具有编码抗生素抗性标志的DNA转化植物细胞,显然希望获得引种基因的高水平表达以实现转化体的有效选择。况且,在未转化组织,如在卡那霉素(Hauptmann  et  al.(1988)Plant  Physiol.86:602-606)上选择的小麦和玉米的胚胎组织,对抗生素表现出一定程度的天然抗性的情况下,一种强型的选择体系对于转化植物的成功生产将是决定性的。

启动子为基因起始处DNA序列的一部份,它含有RNA聚合酶开始转录的信号,以使蛋白质合成能随后进行。其核启动子是复杂的,且含有包括相对于规定为+1的转录起始位点或帽位点的约-75bp5′的TATA盒同感序列的成分(Breathnath  and  Chambon(1981)Ann.Rev.Biochem.50:349-383;Messing  et  al.(1983)in  Genetic  Engineering  of  Plants,T.Kosuge,Meredith  and  Hollaender,(cds.)PP.211~227)。在很多情况下,对于精确的转录起始需要TATA盒。在通常于-80和-100间的上游处,可有一个与同感序列CCAAT同源的启动子元件(Breathnach  and  Chambon(1981),见上文)。在植物中,CCAAT盒可被位于距帽位点距离相当的被Messing等人(1983)称作AGGA盒的同感序列所取代。认为在5′未转录区的另外的DNA序列应环境刺激而影响基因表达,如得到光照或营养素或包括热休克、厌氧生活的不利条件,或存在重金属。还有些DNA序列在发育期间,或在组织特异性方式方面控制基因表达。已发现有些DNA序列提高附近基因表达的水平;这样的序列在动植物体系中称作“增强子”。在酵母中,类似的刺激序列是已知的,它们被称为“上游激活序列”,还经常携带调节信息。启动子通常处于相对于相应基因编码区的起始处的5′端或上游,且包含影响调节或转录总水平的所有辅助元件的区段可含有低于100bp或多至1Kbp个碱基对。

被广泛用于植物细胞转化的启动子为那些编码醇脱氢酶,Adh1和Adh2的两种基因。Adh1和Adh2在厌氧生活开始后都被诱导(Freeling(1973)Mol.Gen.Genet.127:215~227)。这两种酶中,Adh1在厌氧情况下是最为重要的(Freeling  et  al.(1973)Biochem.Genet.8:27-23)。如同Adh2已被克隆和序列分析(Dennis  et  al.(1985)Nucl.Acids  Res.13:727~743),玉米Adh1也被克隆并序列分析(Dennis  et  al.(1984)Nucl.Acids  Res.12:3983-4000)。来自其它源的Adh1基因最近也被克隆和序列分析(Lle  -wellgn  et  al.(1987)J.Mel. Biol.195:115-123)。Howard等人((1987)Planta  170:535-540)测验了玉米原生质体中内源Adh1基因和嵌合Adh1基因的表达。Adh1嵌合基因ADH-CAT由连接于氯霉素乙酰转移酶(CAT)编码序列的Adh1启动子和nopaline合酶(nos)3′信号组成。以电穿孔法引种到玉米原生质体内的ADH-CAT在低氧浓度下的表达比在控制条件下高近四倍。ADH-CAT表达相当于在玉米原生质体中的内源Adh1基因的表达且在细胞培养基中的厌氧反应与在玉米籽苗中的反应定性地相似。Walker等人((1987)Proc。Natl.Acad.Sci.84:6624-6628)发现了基于一系列体外操作的ADH-CAT嵌合基因系表达的ADH-CAT的厌氧所必需的序列元件。他们指出,在玉米Adh1启动子的-140至-99位置之间有一厌氧调节元件(ARE),并且ARE由至少两个位于-133至-124和位于-113至-99的序列元件组成,这两个元件都是必要的,且两者一起对ADH-CAT基因活性的低氧表达是充分的。

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