CA2340594A1 - Method for remodelling an animal genome by zygotic transfer of a site-specific recombinase - Google Patents
Method for remodelling an animal genome by zygotic transfer of a site-specific recombinase Download PDFInfo
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Abstract
Description
PROCEDE POUR REMODELER LE tJENOME D'UN ANIMAL
PAR TRANSFERT ZYGOTIQUE D'UNE RECOMBINASE SPECIFIQUE DE SITE.
s La présente invention concerne un procédé pour transférer dans un oocyte d'un mammifère une recombinase spécifique de site, en particulier Cre, sous sa forme active.
Ladite recombinase est exprimée sous le contrôle; d'un promoteur spécifique dans des cellules germinales mâles comportant au moins un site spécifique et reste associée à la chromatine des spermatoztiides. Ce procédé est paarticulièrement utile pour remodeler le lo génome d'un animal, par exemple pour insérer une séquence étrangère dans le génome d'un animal, et pour remplacer une séquence par une autre. Dans le cas où
ledit pronateur est le promoteur Sycpl, un mode d'application permet de réaliser des recombinaisons entre chromosomes paternels et maternels. La présente invention porte également sur les animaux susceptibles d'être obtenus par ce procédé, et sur l'utilisation ls de ces animaux transgéniques dans les industries pharmaceutiques, cosmétiques, et agro-alimentaire.
Le procédé de recombinaison site spécifique reprE;sente un outil puissant pour effectuer des modifications prédéterminées dans le génome des animaux. Plusieurs enzymes de 2o recombinaison, dont Ia recombinase Cre du bactériophage P1 (Sauer &
Henderson, 1989, 1990 et Porter, 1998) catalysent un événement de recombinaison entre deux séquences désoxyribonucléotidiques double brin définies (séquence cible LoxP
pour l'enzyme Cre). Ces opérations de recombinaison par Cre ont été réalisées dans des cellules en culture (Sauer et Henderson, 1990) et dans les cellules des plantes (Albert et 2s al. 1995), mais pas sur la lignée germinale d'un animal.
La réaction de recombinaison a été Ie plus souvent utilisée pour la délétion ciblée "knack-out" de régions génomiques spécifiques dites « floxées » par recombinaison intramoléculaire entre deux sites LoxP d'une même molécule. En 3o particulier, des délétions dans des types cellulaires déterminés ont été
réalisées à partir de diverses constructions génétiques permettant de faire exprimer spécifiquement la recombinase Cre (Brocard et al. .1997). L'intégration ciblée "knock-in"
pourrait METHOD FOR RESHAPING THE TJENOME OF AN ANIMAL
BY ZYGOTIC TRANSFER OF A SITE SPECIFIC RECOMBINASE.
The present invention relates to a method for transferring into an oocyte of a mammalian site-specific recombinase, especially Cre, under its active form.
Said recombinase is expressed under control; a specific promoter in male germ cells with at least one specific site and remains associated with the sperm chromatin. This process is particularly useful for reshape the lo genome of an animal, for example to insert a foreign sequence in the genome of an animal, and to replace one sequence with another. In the case where said pronator is the Sycpl promoter, an application mode allows recombinations between paternal and maternal chromosomes. The present invention door also on animals likely to be obtained by this process, and on use ls of these transgenic animals in the pharmaceutical industries, cosmetics, and agro-food.
The site specific recombination process represents a powerful tool for carry out predetermined changes in the animal genome. Several enzymes of 2o recombination, including the Cre recombinase of bacteriophage P1 (Sauer &
Henderson, 1989, 1990 and Porter, 1998) catalyze a recombination event between of them defined double-stranded deoxyribonucleotide sequences (LoxP target sequence for the enzyme Cre). These Cre recombination operations were carried out in of cells in culture (Sauer and Henderson, 1990) and in cells of plants (Albert and 2s al. 1995), but not on the germ line of an animal.
The recombination reaction was most often used for the deletion targeted "knack-out" of specific genomic regions known as "floxed" by intramolecular recombination between two LoxP sites of the same molecule. In 3o in particular, deletions in specific cell types have been made from various genetic constructions allowing to express specifically the Cre recombinase (Brocard et al. 1997). Targeted "knock-in" integration could
2 représenter une possible application de la recombinaison spécifique de site et serait d'un grand intérêt, mais certaines limitations n'ont pas permis un tel développement. De manière générale, une recombinase pourrait catalyser une recombinaison intermoléculaire entre deux molécules d'ADN portant chacune un site spécifique (ou s site de recombinaison) et servirait à l'intégration d'un ADN hétérologue (introduit dans la cellule) en un site défini (une région du génome de la cellule).
L'application à Ia lignée germinale d'un rnammifère pourrait être envisagée chez les mammifères par les méthodes actuellement disponibles, mais l'opération exigerait lo une suite de longues étapes techniquement difficiles, impliquant la sélection de clones recombinants dans des cellules ES en culture, Polbtention de chimères germinales, et une série de croisements avant l'obtention d'une lignée recombinante stable. D'une part, le temps requis pour l'ensemble de ces opérations se chiffrerait en mois, sinon en années et le rendement serait faible. D'autre part, la sélection des clones recombinants exigerait 15 l'introduction de gènes de résistance à des antibiotiques. Ces sélections pourraient introduire des distorsions imprévisibles de l'expression génétique.
En l'état actuel de la technique, les mutations introduites par recombinaison homologue ou excision sont fréquemment létales. pour les animaux. De ce fait, l'effet de 2o ces mutations dans la lignée germinale mâle ne peut être évalué puisque le processus cyclique de la spermatogenèse implique un nombre de gènes de régulation qui exercent des fonctions critiques dans d'autres organes. Un exemple de cette situation a été décrit pour le gène Brcal (Gowen et al. 1996, Zabludoi~' et al. 1996).Cette limitation peut être surmontée en établissant un contrôle spatial et temporel de l'expression de la 25 recombinase. L'utilisation de promoteurs de tissus spécifiques et de promoteurs inductibles, l'utilisation de vecteurs adénoviraux et de formes de la recombinase activées par des hormones ont été considérées pour palier ce problème (Akagi et al.
1997, Brocard et al. 1997, Gu et al. 1994, Kühn e;t al. 1995, Porter, 1998 , Wagner et al.
1997).
Ces problèmes sont résolus par la présente invention puisque la recombinase, n'est exprimée que dans les cellules germinales rr~âles. De manière inattendue, elle reste 2 represent a possible application of site-specific recombination and would be of a great interest, but certain limitations did not allow such development. Of in general, a recombinase could catalyze a recombination intermolecular between two DNA molecules each carrying a specific site (or s recombination site) and would be used for the integration of heterologous DNA
(introduced in the cell) at a defined site (a region of the cell's genome).
Application to the germ line of a mammal could be considered in mammals by currently available methods but the operation would require lo a series of long technically difficult stages, involving the selection of clones recombinants in ES cells in culture, Poltention of chimeras germinal, and a series of crosses before obtaining a stable recombinant line. Of a share the time required for all of these operations would be in months, otherwise in years and the yield would be low. On the other hand, the selection of recombinant clones would require 15 the introduction of antibiotic resistance genes. These selections could introduce unpredictable distortions of gene expression.
In the current state of the art, mutations introduced by recombination homologous or excision are frequently lethal. for animals. Thereby, the effect of 2o these mutations in the male germline cannot be evaluated since the process cyclical spermatogenesis involves a number of regulatory genes which exercise critical functions in other organs. An example of this situation has been described for the Brcal gene (Gowen et al. 1996, Zabludoi ~ 'et al. 1996).
limitation may be overcome by establishing spatial and temporal control of the expression of the 25 recombinase. The use of specific tissue promoters and promoters inducible, the use of adenoviral vectors and forms of the recombinase activated by hormones have been considered to overcome this problem (Akagi et al.
1997, Brocard et al. 1997, Gu et al. 1994, Kühn e; t al. 1995, Porter, 1998, Wagner et al.
1997).
These problems are solved by the present invention since recombinase, is only expressed in germ cells rr ~ âles. So unexpected, she stays
3 associée à la chromatine des spermatozoïdes et est transférée par les spermatozoïdes dans les ooeytes sous forme active aprës la fécondation. Ceci permet in fine de remodeler le génome.
Une application supplémentaire pourrait être la recombinaison méiotique homologue spécifique de site entre chromosomes paternels et maternels. Ceci exigerait la présence de l'enzyme pendant la premiére division de méiose (essentiellement au stade pachytène}, ce qui est précisément ie cas dans les expériences menant à
la présente invention.
La méiose réduit la taille du génome et génère une diversité génétique par recombinaison homologue, tout en maintenant l'intégrité génétique par un processus de réparation. Il existe peu de connaissances concernant les processus de régulation transcriptionnelle lors des premiers stades de la méiose. Cependant, des études avec des 1s souris transgéniques ont conduit récemment à l'identification de promoteurs spécifiques des cellules mâles; par exemple HSP70-2 (Dix et al. 1996), Pdha-2 (Iannello et al.
1997}, Pgk2 (Robinson et al. 1989), Tcp-lObt (Ewulonu et al. 1993) et Hox-a.4 (Berhinger, 1993).
2o L'adressage de l'expression de Cre vers la lignée germinale, publié dans O'Gorman et al. 1997, utilise Ie promoteur de la protamine Prml, qui est actif seulement après la méiose. Lors des expériences décrites dans cette publication, aucun transfert zygotique de Cre n'a été observé. Or, dans Ie cadre de la présente invention, on a trouvé que le transfert peut être mis en évidence dès lors qu'un site spécifique LoxP
2s est présent dans le génome des spermatozoïdes.
Le gène Sycp1 a été identifié, cloné et localisé sur le chromosome 3 de la souris (Sage et al. 1997). La protéine est un composant majeur de l'élément central du complexe synaptonemal (Meuwissen et al. 1992). Elle est présente exclusivement 3o pendant la méiose du mâle et de la femelle du début du stade zygotène jusqu'au stade diplotène (Meuwissen et al. 1992, Heyting et al. 1989, Offenberg et al. 1991, Dietrich et al. 1992, Moens et al. 1992, Dobson et al. 1994), L'expression concomitante de l'ARNm WO OO/i2742 PCT/FR99/02053 3 associated with sperm chromatin and is transferred by sperm in the ooeytes in active form after fertilization. This ultimately allows of reshape the genome.
An additional application could be meiotic recombination site-specific counterpart between paternal and maternal chromosomes. This would require the presence of the enzyme during the first division of meiosis (essentially at pachytene stage}, which is precisely the case in the experiments leading to the current invention.
Meiosis reduces the size of the genome and generates genetic diversity by homologous recombination, while maintaining genetic integrity by a process of repair. Little knowledge exists about the processes of regulation transcriptional in the early stages of meiosis. However, studies with 1 transgenic mice have recently led to the identification of promoters specific male cells; for example HSP70-2 (Dix et al. 1996), Pdha-2 (Iannello and al.
1997}, Pgk2 (Robinson et al. 1989), Tcp-lObt (Ewulonu et al. 1993) and Hox-a.4 (Berhinger, 1993).
2o Addressing the expression of Cre towards the germ line, published in O'Gorman et al. 1997, uses the protamine promoter Prml, which is active only after meiosis. During the experiments described in this publication, none Creep zygotic transfer was observed. However, in the context of this invention we found that the transfer can be highlighted as soon as a site specific LoxP
2s is present in the sperm genome.
The Sycp1 gene has been identified, cloned and located on chromosome 3 of the mouse (Sage et al. 1997). Protein is a major component of the core of synaptonemal complex (Meuwissen et al. 1992). It is present exclusively 3o during the meiosis of the male and the female of the beginning of the zygotene stage to the stadium diplotene (Meuwissen et al. 1992, Heyting et al. 1989, Offenberg et al. 1991, Dietrich and al. 1992, Moens et al. 1992, Dobson et al. 1994), The concomitant expression of mRNA
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4 et de la protéine montre que la régulation de l'expression se situe au niveau transcriptionnel (Meuwissen et al. 1992).
Contrairement aux promoteurs ci-dessus mentionnés, qui sont exprimés à des stades relativement tardifs de la différenciation l;erminale, Sycp i présente l'intérêt d'être exprimé lors de la phase précoce de la méiose; des spermatocytes. Il a été
nécessaire d'identifier et de sélectionner les éléments responsables de l'expression spécifique de Sycpl. Vu qu'il n'a pas été possible d'établir une lignée cellulaire qui exprime le gène endogène, des expériences à partir de souris transgéniques ont été effectuées.
Ainsi, on a lü trouvé qu'une région du prômoteur de Sycpl de souris, localisée jusqu'à 2b0 pb en amont du site d'initiation de la transcription du gène Sycpl, est non seulement suffisante pour diriger l'expression d'un transgène pendant la période initiale de la méiose chez le mâle, mais est aussi est Ia plus efficace chez les mâles sans pour autant être active dans (ovaire. Cette région de Sycpl se trouve donc utile pour la recombinaison méiotique entre des sites LoxP soit portés sur le même chromosome, soit à des localisations distinctes des chromosomes paternels et maternels.
L'ensemble des opérations nécessaires à la mise en, oeuvre de la présente invention n'exige qu'une série de microinjections et réimplantations, technique 2o aujourd'hui de routine, sur un nombre limité d'oeufs fécondés (une portée est le plus souvent suffisante). Contrairement à une opération menée à partir de cellules ES, la procédure présentée n'implique pas l'utilisation de systèmes de sélection, et le temps nécessaire à l'obtention de lâ souris recombinante est de quelques semaines, ce qui est considérablement plus rapide que pour la sélection de recombinants. En outre, les animaux transgéniques obtenus et leurs descendances sont totalement stables.
Ainsi, aucun des documents de la technique antérieure ne décrit, ni ne suggère la présente invention telle que définie ci-dessous.
WO 00!12742 PCT/FR99102053 Description Ainsi, la présente invention concerne un procédé d'insertion d'une séquence étrangère dans le génome d'un animal comprenant les étapes suivantes 4 and protein shows that the regulation of expression is at the level transcriptional (Meuwissen et al. 1992).
Unlike the promoters mentioned above, which are expressed to relatively late stages of erminal differentiation, Sycp i presents the interest of being expressed during the early phase of meiosis; spermatocytes. He was necessary identify and select the elements responsible for the expression specific of Sycpl. Since it was not possible to establish a cell line which expresses the gene endogenous, experiments using transgenic mice were carried out.
So, we have lü found that a region of the mouse Sycpl premotor, localized up to 2b0 bp in upstream of the Sycpl gene transcription initiation site, is not only sufficient to direct expression of a transgene during the initial period of the meiosis in the male, but is also the most effective in males without being active in (ovary. This Sycpl region is therefore useful for recombination meiotic between LoxP sites either carried on the same chromosome or at locations distinct from the paternal and maternal chromosomes.
All the operations necessary for the implementation of this invention requires only a series of microinjections and relocations, technical 2o routine today, on a limited number of fertilized eggs (one litter is the most often sufficient). Unlike an operation from cells ES, the procedure presented does not imply the use of selection systems, and time necessary to obtain the recombinant mouse is a few weeks, which is considerably faster than for the selection of recombinants. In addition, the transgenic animals obtained and their progenies are completely stable.
Thus, none of the prior art documents describe, or suggest the present invention as defined below.
WO 00! 12742 PCT / FR99102053 Description Thus, the present invention relates to a method of inserting a sequence foreign in the genome of an animal comprising the following steps
5 a) expression d'une recombinase spécifique dfe site dans les spermatocytes d'un mâle portant au moins un site spécifique dans aon génome, ladite recombinase restant associée à la chromatine des spermatozoïdes.
b) Fécondation des oocytes et transfert de la re;combinase par lesdits spermatozoïdes.
c) Microinjection d'un ADN recombinant possédant la structure « site spécifique Io séquence étrangère » dans le pronucleus mâile après fécondation.
d) Insertion du transgène d'intérêt au site spécifique dans le génome dans le pronucleus mâle de l'embryon au stade 1 cellule, catalysée par la recombinase libérée lors de la décondensation de la chromatine du spermatozoïde.
1s Avantageusement, ladite recombinase est Cre et le site spécifique est un site LoxP.
Dans ce procédé, ladite séquence étrangère comporte un gène d'intérêt, â
exprimer sous le contrôle d'un promoteur éventuellement tissus) spécifique. Le gène d'intérêt peut posséder en outre un élément accepteur d'épiss;age (SA), une séquence IRES
(Interna!
Ribosome Entry Site) et/ou un signal de polyadénylation (par exemple AATAAA) et Ie 2o gène d'intérét peut coder pour une protéine d'intérêt ou être un gène rapporteur permettant d'identifier des promoteurs tissus spécifiques.
Dans un autre aspect, l'invention a pour objet un procédé de remplacement d'une séquence X par une séquence Y dans le génome d'un animal qui consiste à
croiser un 2s mâle de gënotype «site spécifique-séquence X- cite spécifique » dont les spermatocytes expriment une recombinase spécifique de site, ladite recombinase restant associée à la chromatine des spermatozoïdes, puis à introduire par micrainjection une molécule de structure « site spécifique -séquence Y- site spécif que » dans son génome, ladite recombinase catalysant l'excision de la séquence X pendant Ia méiose des 3o spermatocytes et l'intégration de la séquence Y dans le site spécifique juste après fécondation des oocytes. On entend par séquence X ou séquence Y, n'importe quelle séquence codante ou non codante. Ce procédé peut être utilisé pour l'inactivation d'un gëne de séquence X. 5 a) expression of a site-specific recombinase in spermatocytes of a male carrying at least one specific site in a genome, said recombinase remaining associated with sperm chromatin.
b) Fertilization of oocytes and transfer of re; combinase by said sperm.
c) Microinjection of a Recombinant DNA Having the “Site” Structure specific Io foreign sequence "in the male pronucleus after fertilization.
d) Insertion of the transgene of interest at the specific site in the genome in the male pronucleus of the embryo at stage 1 cell, catalyzed by recombinase released during decondensation of sperm chromatin.
1s Advantageously, said recombinase is Cre and the specific site is a LoxP site.
In this method, said foreign sequence contains a gene of interest, â
express under control of a specific tissue promoter). The gene of interest can additionally have a splice acceptor element; age (SA), an IRES sequence (Interna!
Ribosome Entry Site) and / or a polyadenylation signal (e.g. AATAAA) and Ie 2o gene of interest can code for a protein of interest or be a gene reporter to identify specific tissue promoters.
In another aspect, the invention relates to a replacement method of a sequence X by a sequence Y in the genome of an animal which consists of cross a 2s male of genotype “specific site-sequence X- specific cite” whose spermatocytes express a site-specific recombinase, said recombinase remaining associated with the chromatin of the spermatozoa, then to introduce by micrainjection a molecule structure "specific site - sequence Y- site specific" in its genome, said recombinase catalyzing the excision of the X sequence during meiosis of 3o spermatocytes and integration of the Y sequence in the specific site just after oocyte fertilization. By sequence X or sequence Y, any what coding or non-coding sequence. This process can be used to inactivation of a X sequence gene.
6 Selon les procédés évoqués su ra et pour la suite de la description de l'invention, ladite recombinase peut être Cre et ledit site spécifique un site LoxP et être exprimée sous ie contrôle d'un promoteur permettant une expression efficace dans les cellules germinales s d'un mammifère. Lors du transfert, Cre demeure; donc associée à la chromatine.
N'importe quelle protéine Cre, ses mutants, et variants, et n'importe quel mutant et variant de 1a séquence LoxP, peuvent être utilisés dans le cadre de la présente invention.
Cre, bien connue de l'homme du métier, a été décrite notamment dans EP 300 422 (page 4 lignes S-33} et EP 220 009 (page 3 lignes 31-39), incorporés dans la description l0 par référence. De nombreux plasmides contenant la séquence de Cre y sont divulgués et ont été déposés à l'American Tissue Culture Collection tels que BSY90 (n° d'accession ATCC 53255) et pBS39 (n° d'accession ATCC: 20772). La séquence de Cre peut être isolée de pBS39 par les enzymes de restriction XhoI et SaII. D'autres systèmes Recombinase/site spécifique peuvent être utilisés dans le cadre de la prësente invention.
is On peut citer notamment le système FLP/FRT dérivé de Saccharomyces cerevisiae, le système S/RS de Zygosaccharomyces rouxü et le système Crin/gix dérivé du bactériophage Mu qui sont décrits dans EP 814 165, incorporé dans la description par référence.
2o La présente invention concerne également un I>rocédé pour transférer dans un oocyte une recombinase spécifique de site, notamment Cre, sous sa forme active. Ce procédé
consiste à faire exprimer dans les cellules germinales mâles la recombinase possédant une forte affinité pour son site d'action sur l'ADN, ladite protéine restant associée à la chromatine des spermatozoïdes en son site spécifique (par exemple en son site LoxP
25 dans le cas de Cre), à fertiliser des oocytes et â transférer la protéine par lesdits spermatozoïdes. La protéine est ensuite libérée sous sa forme active lors de la décondensation de la chromatine après la fécondation.
Parmi les promoteurs qui permettent une expression efficace dans les cellules 3o germinales d'un mammifère, on retient notamment les promoteurs Sycp1 (N°
d'accession dans les banques de données U 35665), Tcp-lObt (M 84175), Pgk-2, HSP-70-2, Pdha-2 ou Prml (X 07626), ou au moins une région de ces promoteurs. Par exemple, ledit promoteur peût comporter au moins une séquence ayant au moins d'identité avec la région -260/+5 (SEQ ID n° 1} du promoteur Sycpl de souris. Cette WO 00/12742 PCTlFR99J02053 6 According to the methods mentioned above and for the following description of the invention said recombinase can be Cre and said specific site a LoxP site and be expressed as ie control of a promoter allowing efficient expression in cells germinal s of a mammal. During the transfer, Cre remains; therefore associated with the chromatin.
Any Cre protein, its mutants, and variants, and any mutant and variant of the LoxP sequence, can be used in the context of present invention.
Cre, well known to a person skilled in the art, has been described in particular in EP 300 422 (page 4 lines S-33} and EP 220 009 (page 3 lines 31-39), incorporated in the description 10 by reference. Many plasmids containing the Cre sequence are there disclosed and have been deposited at the American Tissue Culture Collection such as BSY90 (accession number ATCC 53255) and pBS39 (ATCC accession number: 20772). The Cre sequence may be isolated from pBS39 by the restriction enzymes XhoI and SaII. Other systems Recombinase / site specific can be used as part of this invention.
is Mention may in particular be made of the FLP / FRT system derived from Saccharomyces cerevisiae, the S / RS system of Zygosaccharomyces rouxü and the Crin / gix system derived from bacteriophage Mu which are described in EP 814 165, incorporated in the description by reference.
2o The present invention also relates to an I> process for transferring into an oocyte a site-specific recombinase, in particular Cre, in its active form. This process consists in expressing recombinase in male germ cells possessing a strong affinity for its site of action on DNA, said protein remaining associated with the chromatin of the spermatozoa at its specific site (for example at its site LoxP
25 in the case of Cre), to fertilize oocytes and to transfer the protein by said sperm. The protein is then released in its active form during the decondensation of chromatin after fertilization.
Among the promoters that allow efficient expression in cells 3o germinal of a mammal, we notably retain the promoters Sycp1 (No.
access to databases U 35665), Tcp-lObt (M 84175), Pgk-2, HSP-70-2, Pdha-2 or Prml (X 07626), or at least one region of these promoters. Through example, said promoter could comprise at least one sequence having at least of identity with the region -260 / + 5 (SEQ ID No. 1} of the promoter Sycpl of mouse. This WO 00/12742 PCTlFR99J02053
7 région est suffisante pour induire efficacement l'expression d'un gène d'intérêt spécifiquement lors de la méiose précoce des spermatocytes d'un mammifère.
Des exemples de promoteurs pouvant servir pour l'accomplissement de la présente invention sont illustrés au tableau 1 ci-dessous. Les références du tableau sont incorporées par référence dans Ia description.
Tableau i : Promoteurs actifs à différents stades de la spermatogenèse.
Promoteur Gne Minimal de'finiSpcificit d'expression Rfrences EF-lalpha[-1200 ;-lJ Spermatogonies (Furuchi, 1996) LTR Spermatogonies (Dupressoir, 1996) FRMlf [-2800 ; Spermatogonies lJ
(Hergersberg, Pdha-2 (_lg~~_lJ Spermatocytes prcoces 1995) Hsp70-2 (_640 ~+287JLeptotnes spermatides (Iannello, y rondes 1997}
(Dix, 1996) Sycpl (-54,+SJ Leptotne/zygotne pachytneprsente invention CamII (-294 ;+68J Spernnatocytes (Ikeshima, . 1994) -1000 ~ 1 SPe~atocytes primaires [ ' J (Bartell 1996) H 1 t et spermatides , (34-Gtase(_543 ;+253J
Spermatocytes pachytnes (Shaper 1994) et sperma~tides rondes , Zfyl~ (-4300 ;-1]
Spermatocytes pachytnes (Zambrowicz , et sperrnaaides rondes 1994) Tcp-lUbt (-973 ;-lJ Spermatocytes pachytnes spermatid.es allonges (E~lonu, 1993) Pgk-2 (-515 ;-1] Spermatocytes pachytnes sperrnatides allonges (Robinson 1989) 7 region is sufficient to effectively induce gene expression of interest specifically during early meiosis of the spermatocytes of a mammal.
Examples of promoters that can be used to accomplish the present The invention is illustrated in Table 1 below. Table references are incorporated by reference in the description.
Table i: Promoters active at different stages of spermatogenesis.
Promoter Gene Minimal defined Specification of expression References EF-lalpha [-1200; -lJ Spermatogonies (Furuchi, 1996) LTR Spermatogonies (Dupressoir, 1996) FRMlf [-2800; Spermatogonia lJ
(Hergersberg, Pdha-2 (_lg ~~ _lJ Early Spermatocytes 1995) Hsp70-2 (_640 ~ + 287JLeptotnes spermatides (Iannello, y round 1997}
(Dix, 1996) Sycpl (-54, + SJ Leptotne / zygotne pachytne) present invention CamII (-294; + 68J Spernnatocytes (Ikeshima, . 1994) -1000 ~ 1 SPe ~ primary atocytes ['J (Bartell 1996) H 1 t and spermatids, (34-Gtase (_543; + 253J
Pachytne spermatocytes (Shaper 1994) and round sperma, Zfyl ~ (-4300; -1]
Pachyt sperm (Zambrowicz , and sperrnaaides round 1994) Tcp-lUbt (-973; -lJ Pachytne spermatocytes elongated spermatids (E ~ lonu, 1993) Pgk-2 (-515; -1] Pachytne spermatocytes elongated sperrnatids (Robinson 1989)
8 Hst70 [-800 ;-1] Spermatocytes pachytnes et cellules post-miotiques (Widlak, 199s) Hox-a.4f (-4000 ;+1000]Spermatocytes pachytnes et cellules post-miotiques (Berhinger, 1993) Proacrosin(-2300 ;-1] Spermatides rondes allonges c-Kit (-6232 ~+526] Nayernia, 1994) (16~"'e intron)Spermatides rondes spermatozodes. {protine tronque) (Albanesi, 1996) ACE [-698 ;-1] Spermati~des allonges et sperniatozodes (Langford, 1991) pal [-2400 ;-1] Spermades alionges et , spermatozodes peschon, 1987 La présente invention vise également les animaux transgéniques susceptibles d'être obtenus par les procédés décrits ci=dessus:
s Un autre objet de la présente invention est une séquence nucléotidique permettant de promouvoir efficacement l'expression d'un gène d' intérêt pendant la première phase méiotique des spermatocytes d'un mammifère caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une séquence ayant au moins 80 % d'idc;ntité avec la séquence SEQ m n°1. De l0 préférence ladite séquence nucléotidique comporte au moins la séquence SEQ
ID n° I
ou SEQ m n°2.
La région -54/+5 du promoteur Sycpl (SEQ 1D n°3) est Ia séquence minimale pour l'adressage de l'expression dans les spermatocytes. La région -260/+5 est toutefois 1s requise pour une expression à un taux maximal.
Ainsi on définit la séquence nucléotidique du promoteur Sycpl minimale pour promouvoir une expression efficace et adressée dans les spermatocytes comme comportant au moins une séquence ayant au moins 80 % d'identité avec la séquence 20 SEQ 1D n° 1.
WO 00!12742 PCT/FR99/02053 8 Hst70 [-800; -1] Pachytous spermatocytes and post-miotic cells (Widlak, 199s) Hox-a.4f (-4000; +1000] Pachytne spermatocytes and post-miotic cells (Berhinger, 1993) Proacrosin (-2300; -1] Round elongated spermatids c-Kit (-6232 ~ + 526] Nayernia, 1994) (16 ~ "'e intron) Round spermatids sperm. {protein truncated) (Albanesi, 1996) ACE [-698; -1] Spermati ~ extensions and sperniatozodes (Langford, 1991) pal [-2400; -1] Spermades alionges and , sperm peschon, 1987 The present invention also relates to transgenic animals susceptible to be obtained by the processes described above =:
s Another object of the present invention is a nucleotide sequence allowing to effectively promote the expression of a gene of interest during the first phase meiotic of the spermatocytes of a mammal characterized in that it comprises at at least one sequence having at least 80% idc; ntity with the sequence SEQ m # 1. Of l0 preferably said nucleotide sequence comprises at least the sequence SEQ
ID # I
or SEQ mn ° 2.
The -54 / + 5 region of the Sycpl promoter (SEQ 1D n ° 3) is the sequence minimum for addressing expression in spermatocytes. The region -260 / + 5 is however 1s required for expression at maximum rate.
Thus we define the minimal Sycpl promoter nucleotide sequence for promote efficient and addressed expression in spermatocytes as comprising at least one sequence having at least 80% identity with the sequence 20 SEQ 1D n ° 1.
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9 Les SEQ m n° 1 et SEQ ID n°2 sont les séquences -260/+5 chez la souris et -316/+5 chez le rat respectivement. De préférence, cette séquence nucléotidique est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins la séquence S~EQ m n°1 ou SEQ 1D
n°2. Il va de soi s que toute séquence équivalente aux séquences SEQ ID n°1 et SEQ ID
n°2, sont visées par la présente invention. On entend par séquence équivalente toute séquence d'un promoteur de Sycpl de mammifère suffsante pour induire effcacement l'expression d'un géne d'intérét spécifiquement dans les spermatocytes des mammifères, tel que par exemple les porcins, les ovins, les bovins, et les rongeurs.
Dans un aspect supplémentaire, l'invention concerne une séquence nucléotidique comprenant au moins une desdites séquence fusionnée à une séquence codante pour un gène d'intérêt. Le gène d'intérêt est de préférence un gène codant pour une recombinase spécifique de site, notamment Cre. Elle porte aussi sur une molécule d'ADN
ls comportant au moins cette séquence sous la forme d'un plasmide, d'un vecteur viral, d'un pseudo-vecteur, ou d'un ADN nu linéaire ou circulaire.
La présente invention vise également un animal transgénique possédant dans son génome ladite séquence nucléotidique permettant l'expression d'un gène d'intérêt 2o spécifiquement dans les spermatocytes, de préférence une recombinase spécifique de site, notamment Cre. La recornbinase demeure associée à la chromatine des spermatozoïdes.
Cet animal est utile pour les procédés précédemment mentionnés.
25 La présente invention vise également un procédé de recombinaison entre chromosomes paternels et maternels qui consiste à croiser un animal mâle portant dans son génome un ou plusieurs sites) spécifique(s), avec un animal femelle portant dans son génome un ou plusieurs sites) spécifiques) caractérisé en c;e que la recombinase, exprimée lors de la première phase de la méiose, catalyse la recombinaison entre sites spécifques.
Dans un autre aspect, l'invention porte sur un animal susceptible d'être obtenu par ce procédé et un animal mufti transgénique obtenu en croisant les animaux susceptibles d'être obtenus par les procédés décrits suera. L'animai transgénique selon l'invention l0 est un mammifère, notamment sélectionné parnv les ovins, les porcins, les bovins, et les rongeurs.
Un aspect avantageux de la présente invention concerne l'utilisation dudit animal transgénique pour la préparaüon de substances utiles en médecine, en cosmétique, et/ou 5 en agro-alimentaire, notamment de substances actives, de prëférence des peptides ou polypeptides, des anticorps, des antigènes, des lhormones, ou des facteurs de croissance, et/ou pour la fabrication de suppléments alimentaires. Par exemple, on peut faire produire une protéine d'intérêt dans le lait de mammifères sous le contrôle d'un promoteur tissu spécifique ; par exemple WAP lapin ou WAP souris (demande de l0 brevet Européen n° 92401635.5-2105).
On peut aussi utiliser ledit animal comme modèle expérimental pour l'identification de gènes, de promoteurs, de protéines, notamment de gènes impliqués dans les maladies génétiques, et/ou pour tester l'action de substances actives, pour la préparation d'organes ou de cellules présentant une meilleur immuno-compatibilité avec les 15 humains que les organes ou cellules de type sauvage ou susceptibles d'avoir un faible taux de rejet par les défenses immunitaires des humains, et pour l'élevage.
La présente invention concerne également l'ensemble des éléments tels que décrits dans les revendications, lesdits éléments étant incorporés dans la description par référence.
Pour la suite de la description, on se référera aux légendes des figures présentées ci-dessous.
LEGENDES DES FIGURES
Figure 1 : la recombinaison spécifique de sites.
A- Représentation schématique de la délétion de région génomique spécifique par recombinaison intramoléculaire entre des région dites floxées situées entre deux sites LoxP.
3o B- Intégration ciblée d'une séquence étrangère catalysée par une recombinaison intermoléculaire entre deux ADN portant chacun un site LoxP.
Figure 2 : recombinaison méiotique homollogue entre chromosomes paternel et maternel en un site spécifeque LozP.
Figure 3 : activation du transgène Lo~P-~3ge,~ sans promoteur après microinjection de la construction Pgkl-Loge.
A. Le plasmide pGK-LoxP comprend un fragment BamHi-HindIIi, de PGK~igeobpA
(Friedrich and Soriano, 1991) contenant le promoteur du gène Pgkl, inséré
entre Ies sites BamHI (B) et HindIII (H) de pBSIl2 (Sauer and Henderson, I990). L'ADN
plasmidique a été clivé avec HindIII et PwI (P) avant microinjection, ce qui a pour conséquence de supprimer le site LoxP en 5'. La microinjection a été effectuée selon les techniques standards (Hagan, 1986) dans les c~eufs fertilisés provenant du croisement entre une femelle de type sauvage et un mâle double transgénique portant les transgënes Tcp-lObt-cre et LoxP-(3geo.
B, C et D. Les neufs microinjectés ont été maintenus en milieu de culture pendant 24 heures et ont été colorés avec X-Gal pour détecter l'activité ~3-galactosidase. B est le contrôle (pas de rnicroinjection). Aucune a<:tivité ~3-galactosidase endogène n'est détectée. C et D sont deux séries d'oeufs dans lesquels on a microinjecté la construction décrite en A. L'activité ~i-galactosidase est détectée (coloration et flèches).
2o Figure 4 : insertion site spécifique de GFP au locus Rxra.
A. Représentation schématique du génome de la souris mâle parente Sycp I -Cre Itxra°'~~~Ll dans les cellules somatiques et dans les gamètes.
B. Carte du vecteur d'insertion de LoxP-GFP. L~e plasmide a été construit par insertions successives à l'intérieur du plasmide pBS112 (pBR322 contenant un site LoxP, Sauer and Henderson, 1990) des fragments suivants - BamHI-Ncoi provenant de pGTl.8 IRES (3;geo (Mountford, 1994) avec une partie de l'intron En-2 du gène "engrailed" de la Drosophile, un accepteur d'épissage (Sa), et un Ires (Internai Ribozomal entry site).
- HindIII-EcoRI provenant de pEGFP (Ctont~ech) contenant la région codante pour 3o GFP.
- r SacI-Xhoi provenant de pSAj3geo avec le signal de polyadenylation (pA).
C. Schémas représentant la ~recornbinaison effectuée par Cre conduisant à
Yintégration dans Rxra°~~~'~ et le locus modifié résultant de; la recombinaison spécifique de site.
D. Résultats de (amplification PCR de (ADN ;génomique de 13 bébés obtenus à
partir des neufs microinjectés en utilisant les amorces GFP1 et GFP2, et les amorces RXRl et int2 (montre la jonction RXR-int. La présence ou l'absence de Sycpl-Cre est vérifiée par southern blot.
Figure 5 : structure et séquence de !a rêgion :>' du gène Sycpl de !a souris A- Carte schématique de la région 5' de Sycp 1 lo Les exons 1 et 2 sont numérotés, la présence du premier ATG et du site d'initiation de ia transcription (+1) sont indiqués. Les limites des fragments utilisés pour la construction des différentes lignées transgéniques sont représentées. Les sites de restriction sont : B
pour BamHI, P pour Pst l, S pour SacII, et A pour ApaI.
B- Comparaison de la séquence de Sycpl de la souris (M) et du rat (R).
Les sites de liaison putatifs pour les facteurs de transcription sont indiqués (encadrés dans des rectangles). La séquence transcrite (exc>n 1 ) est soulignée.
Figure 6 : expression des diverses constructions Sycpl/luc dans une lignée cellulaire somatique 2o Chaque bar représente la moyenne de trois expériences, chacune réalisée trois fois. Les bars d'erreur indiquent l'erreur standard à la moyenne. Les valeurs statistiques ont été
calculées en utilisant le test de Student pour ceti:e figure et les autres.
Tous les résultats sont relatifs au contrôle interne CMV/lacZ. Le vecteur contrôle (pXP 1 ) contient le gène rapporteur de la luciférase sans promoteur. L'ac;tivité du plasmide SV40-luc a été fixé
2s arbitrairement à 100.
Figure 7 : l'expression spéeifïque dans les testicules des gènes rapporteurs dans les lignées transgéniques (-722/+102]lacZ, (-260/+102]IacZ, [-260/+i02]luc et[-54/+102]luc.
3o Chaque bar représente la moyenne de Yactivité; d'au moins cinq mâles transgéniques provenant de lots différents. Les bars d'erreur indiquent l'erreur standard à
la moyenne.
Cette activité est normalisée à la quantité de protéines et au bruit de fond des souris non Wo 00/I2742 PCT/FR99/02053 transgéniques appartenant au même lat. Le faible niveau de l'activité lacZ est due à un niveau endogène élevé de type (3 galactosida.se dans les cellules testiculaires. Pour chacun des chimères, deux lignées ont été étudiées en détail (1 et 2). Te représente les testicules, Li le foie, Sp 1a rate, Ki les reins, He :le coeur et Lu les poumons.
Figure 8 : expression du gène rapporteur luciférase dans les testicules de souris transgéniques [-S4/+102] luc et [-260/+102]iu<; lors de leur développement.
Des extraits de foie ont été utilisés comme contrôle négatif. Chaque bar représente la to moyenne d'au moins quatre mâles transgéniquea provenant de lots différents.
Les bars d'erreur indiquent (erreur standard à la moyenne. P8 à P14 sur l'axe des abscisses représentent les stades de dëveloppement du huitième jour au quatorzième jour.
Figure 9 : expression du gène rapporteur luc dans la souris transgénique j-260/+S) dans différents organes.
L'expression spécifique dans les testicules du g~;ne rapporteur luciférase dans les souris transgéniques [-260/+5]luc est représentée. Trois lignées indépendantes ont été testées pour l'expression du gène rapporteur. Chaque b2~r représente l'activité
moyenne pour au moins cinq mâles transgéniques. Les bars d'e:rreurs indiquent l'erreur standard à la 2o moyenne parmi des expériences.
La légende des divers organes testés est identique à la légende de la figure 7.
Figure IO : expression du gène rapporteur luciférase dans les testicules et le foie de souris appartenant à la lignée transgénique [-a60/+5~ au cours du développement.
Les barres rayée horizontalement représentent fexpressian dans les testicules et les barres rayées en diagonale représentent l'expression dans le foie.
P8 jusqu'à P15 représentent les stades de développement du huitième jour au quinzième four respectivement.
Les bars d'erreurs indiquent l'erreur standard à la moyenne parmi des expériences.
Figure 11. : Les transgènes Sycpl/lacZ ne sont pas exprimés pendant la méiose chez la femelle.
Des tests PCR ont été réalisés sur l'ARN provenant des testicules du foie de l'ovaire foetal E17 de souris transgéniques [-260/+102]lacZ et sur l'ARN de l'ovaire foetal E16 de souris transgéniques [-1848/+102)IacZ. L'ARN a été préiraité avec la DnaseI
et a été
soumis ou pas à la digestion par la RnaseA (+ et -) avant la réverse transcription. Les transcripts Sycp l sont détectés dans l'ARN des testicules adultes et l'ARN
provenant des ovaires au stade embryonique du seizième joui- (E16) et du dix-septiëme jour (E17), mais dans l'ARN du foie. L'ARNm de IacZ est seulement détecté dans les testicules adultes transgéniques.
l0 Figure 12 : Excision des séquences flogées dans la descendance d'un mâle Sycpl-Cre/Rxra°~'~~'NL~.
Les séquences Cre identifiées par amplification PCR avec une paire d'amorces Crel et Cre2 (Rxra allèle sauvage), Rxra°'~~~'~ (allèle dé;Iétée), et Rxra°'~~~'~ (allèle cible), avec RXRI et RXRII et tk-neo, avec tkrieo 1 et tkneo2 (Feil et al. 1996). La colonne 1 correspond à la souris progénitrice, et les colonnes 2 à 10 représentes des bébés appartenant à la même portée.
Figures x3 et 14 : délétion ciblée de gènes fl~ozés multicopies dans des cellules germinales.
2o L'ADN a été préparé à partir de diverses tissus provenant de màles double transgénique progéniteur et extrait de la queue de leur descendance, digéré avec l'enzyme de restriction HindIIi et en utilisant l'ADN plasmidique de pSA(3geo (colonne 1 à
7) ou par pPGKA(3geobpA (colonne 8 à 13) comme sonde, qui révèle les séquences floxées et Ies séquences pBR322 du transgène Cre. Les colonnes 1 à 3 ont été chargées avec l'ADN
d'un progéniteur double transgénique Sycpl-Crel[igeo floxé (l représente le foie, 2 les reins et 3 les testicules). Les colonnes 4 à 6 correspondent à l'ADN extrait des queues de trois bébés obtenu avec une souris normale. La colonne 7 correspond à l'ADN
d'une souris portant le trangène Sycpl-Cre (contrôle). Ia colonne 8 représente l'ADN
et la colonne 9 l'ADN des testicules d'un progéniteur double transgénique Sucpl/Cre Pgkl 3o floxé. Les colonnes 10 à 13 correspondent à l'.ADN des queues de quatres bébés obtenus. Les fragments de restriction sont indiqués par "c" gui est le fragment du WO OOIiZ742 PCT/FR99/02053 transgène Cre ; "in" qui représente les fragments internes des transgènes prédits à partir de leur séquences nucléotidiques (les tailles respectives sont 3,9 et 2,4 kb pour (igéo et 3 pour Pgkl) ; ",j" correspond aux fragments de jonction avec les séquences cellulaires avoisinantes. Le transgène est représenté pair une ligne simple, la séquence s chromosomique par une double ligne, et les sites L,oxP par un triangle.
Description détaillée.
Le procédé original de la présente invention permet donc de transférer une 1o recombinase dans les oocytes afin d'effectuer rapidement et avec une efficacité élevée toutes les opérations de recombinaison spécifique de site dans 1e génome des mammifères, en particulier .l'insertion d'une séquence étrangère (knock in), le remplacement de séquences ou l'inactivation de gènes, et la recombinaison méiotique entre chromosomes parentaux (Voir figures 1 et 2). Cette méthode est fondée sur la 15 surprenante démonstration que la recombinase, exprimée pendant la méiose, est transmise en association avec Ia chromatine du spermatozoïde et est donc capable de catalyser une recombinaison de site prédéfini dans l'embryon avant Ia première division.
Il est à noter que le transgène Cre est présent chez Ie père à l'état hémizygote. Ceci a pour conséquence que seulement 50% des descendants le reçoivent. En revanche, tous 2o reçoivent l'enzyme associée à la chromatine du gamète, et la recombinaison a lieu efficacement et uniquement dans les embryons au stade i cellule, ce qui assure la stabilité ultérieure des sites LoxP recombinés.
De plus, si le transgène est transmis, l'activité du promoteur s' éteint dans les cellules somatiques durant toute la vie de l'organisme, du développement embryonnaire jusqu'à sa sénescence. Ainsi, les modifications gÉ;nétiques réalisées sont reproduites au cours du développement dans toutes les cellules de l'organisme, sans chimérisme décelable, lesdites modifications demeurant stables et immédiatement héréditaires. La méthode présentée est applicable âux organismes pour lesquels les techniques de 3o transgenèse ont été jusqu'ici difficiles à développer (absence de lignées de cellules ES).
Transfert de la recombinase Cre par la chromatine du spermatozoïde.
Dans le cas du transgène Tcp-10-bt-Cre d'abord, puis dans celui du transgène Sycpl-Cre, on a montré que des molécules d'enzyme Cre synthétisées pendant la spermatogenèse restent associées à la chromatine compactée du spermatozoïde.
inactives dans ce contexte, elles peuvent néanmoins effectuer la recombinaison entre sites LoxP Lors du retour à une structure nucléaire décampactée. Cette opération, qui peut être effectuée sur le sperme dans des conditions expérimentales, a lieu naturellement après la fécondation dans le pronucleus mâle du zygote.
Io L'activité de la recombinase a été testée dans les e;~cpériences suivantes Lors d'une première série d'expériences, des aeuf~ fertilisés ont été obtenus à partir de femelles de type sauvage croisées avec des mâles hemizygotes pour le transgène Tcp-lObt-cre et pour une insertion multicopie de la région codante floxée du gène ~3geo sans Is promoteur. Une construction avec un site LoxP localisée en 3' du promoteur Pgkl a été
microïnjectée (figure 3A). selon les techniques standards (Hogan, 1986). Après heures de culture, environ un embryon sur quatre révèle une coloration positive avec X-Gal (figure 3B, C, et D). L'expression du gène (3l;eo est due à l'intégration efficace du promoteur microinjecté en amont de la région cod<~nte.
Une plus simple configuration génétique telle que. Ia structure Rxra°'~~L~ a été utilisée afm de mettre en évidence l'intégration site spécifique de l'ADN microinjecté.
Cette deuxième série d'expériences a démontré la présence d'une activité Cre latente 2s dans les spermatozoïdes des souris trangéniques Sycpl-Cre, dans lesquelles l'excision des séquences floxées a lieu pendant la gamétogenëse laissant seulement un seul site LoxP au moment de la fécondation. De surcroît, ces expériences ont permis de savoir si la recombinase est toujours active dans le pronucleus mâle et pourrait permettre l'intégration d'un transgène flôxé dans un site LoxP prédéterminé. Des mâles qui 3o possèdent le transgène Sycp-1-Cre et le locus Rxroc°'~F2(LNL) floxé
ont été obtenus (Figure 4A). Dans le sperme de ces mâles, les séquences tkneo ont été
abondamment excisées pour générer l'allèle recombiné Rxra°'~tL~. Cet allèle est transmis à l'ensemble de Ia descendance qui ne conserve qu'un seul site LoxP restant. Les souris double transgéniques ont été croisées avec des femelles de type sauvage ; les embryons fertilisés ont été isolés ; et un ADN recombinant comportant la séquence codante pour la s protéine paur la protéine GFP (Green Fluroesce;nt Protein) en amont d'un accepteur d'épissage et d'un IRES (Internai Ribosomal :Entry Sequence) (figure 4B) a été
microinjecté. L'analyse PCR de la structure génomnque, présentée à Ia figure 4D, montre que Ia séquence codante pour GFP a été insérée à :l'intérieur du locus Rxra°'~2tL~ (figure 4C) pour de nombreux bébés et qu'aucun animal conserve le locus LoxP intact.
Les lo animaux du type Rxra+/+ sont sous-représentés.
Le locus Rxra-LoxP-GFP-LoxP résultant de la recombinaison est transmis et retrouvé
dans les tissus somatiques de la descendance des femelles et des mâles Crè .
L'expression de GFP a été mise en évidence par microscopie par fluorescence dans la 15 peau et les testicules de ces souris. Parmi les multiples applications offertes par Ie transfert efficace d'une recombinase par la chromatine du sperme, des souris rapporteuses, chacune possédant un locus génomique portant une insertion avec un site LoxP et une région codante pour une protéine rapporteur (GFP, luciferase, (3-galactosidase) peuvent être obtenues.
L'introduction d'un transgène en une seule étape de microinjection peut servir à
identifier un promoteur, ou analyser un promoteur mutant dans un contexte génomique connu et dans tous les organes de la souris. De même, il est possible d'insérer diverses séquences rapporteurs, des régions codantes mutées, des gènes codants pour des toxines, et n'importe quelle région codante d'intérêt sous le contrôle d'un promoteur donné.
La méthode pour l'insertion ciblée d'une séquence portant un site LoxP
microinjectée dans l'oeuf fécondé praduit du croisement d'un mâte double transgénique Sycpl-Cre 3o LoxP est présentée à la figure 4 et est résumée ci-après 1 ) La constitution par croisement d'une souris double transgénique portant le transgène Sycpl-Cre et une structure dans laquelle deux sites LoxP
entourent une séquence étrangère (gène tkneo) ;
2) les deux transgènes sont maintenus intacts dans les tissus somatiques de la souris; la synthèse de Cre dans la lignée germinale résulte en fexcisian de la séquence floxée (tkneo) dans Ie sperme des mâles ;
3) un mâle est croisé avec une souris d.e type sauvage pour le locus Rxra et lo Cre; l'enzyme Cre reste associé au site LoxP de l'allèle Rxra muté dans la chromatine {50% des embryons); indépendamment 50% des embryons reçoivent le transgène Cre ;
4) la recombinase est libérée après décondensation de la chromatine ;
5) un ADN recombinant LoxP-SA-IRES.-GFP-polyA est microinjecté dans le pronucleus mâle 15 heures après fécondation par les techniques classiques (Hogan et aI 1986) ;
6) tous les embryons, Cre+ ou Crs , ayant reçu Ie gène comportant un site LoxP, y ont inséré la région codant pour la protéine GFP grâce à l'action de Ia recombinase;
7) expression : Ie site LoxP avait été inséré dans un intron du gène Rxra. La présence d'un accepteur d'épissage (SA) permet l'inclusion de la séquence IRES-GFP dans un messager fonctionnel, celle d'un site IRES (Intemal Ribosome Entry Site) permet la traduction de TARN dont l'extrémité 3' est définie par Ie signal de poly-adénylavtion ("polyA") ajouté en aval de Ia région codante. La fluorescence verl;e caractéristique de l'expression du 34 nouveau rapporteur est mise en évidence dans les organes connus pour exprimer le récepteur Rxra.
Dans les expériences menées lors de l'accomplissement de la présente invention, l'efficacité de recombinaison a été comprise entre 50 et 84% {recornbinants rapportés au nombre de souriceaux nés après microinjection).
Il va de soi que le procédé de la présente invention, notamment illustré ci-dessus, n'est aucunement limité à une région particulière pour l'insertion du transgène, à un transgène particulier, à un promoteur particulier contrôlant l'expression d'une reeombinase spécifique de site, ou encore à une recombinase spécifique de site lo particulière.
L'étendue des applications rendues possibles grâce aux transfert d'une recombinase par la chromatine des spermatozoïdes est notamment illustrée par les diîférents cas de figures suivants Identification d'un promoteur spécifïque d'un tissu.
Une "souris rapporteuse" est réalisée qui porte un transgène comportant les séquences LoxP-IRES-GFP-polyA intégrées en un site chromosomique, soit par transgénèse et recombinaison illégitime, soit par recombinaison homologue.
L'inserüon 2o en amont de fragments génomiques clonés dans un vecteur comportant également un site LoxP permet, dès la première génération de souris, d'identifier Les animaux, donc le fragment qui expriment Ia GFP dans le tissu d'intérêt. Plusieurs "souris rapporteuses"
peuvent être utilisées en parallèle, avec des gènes. rapporteurs différents {notamment (3 galactosidase ou Iuciférase), à différentes Localisations chromosomiques. On peut également insérer un gène d'intérêt codant pour une protéine d'intérêt exprimé
par exemple dans le lait de mammifère.
Analyse du patron d'expression d'un promoteur.
3o L'insertion d'un rapporteur en aval d'un promoteur (GFP en aval de Rxra) permet d'établir avec précision le patron d'expression du promoteur intact dans sa localisation génomique naturelle.
Expression de gènes hétérologues ("knock in").
Selon le patron d'expression après (insertion d'un gène rapporteur, on pourra 5 réaliser l'expression de tout gène biologiquement actif sous le contrôle transcriptionnel du promoteur d'intérêt. Par exemple, on peut insérer un gène codant pour une toxine, notamment la toxine diphtérique, sous le contrôle d'un promoteur tissu spécifique; et provoquer ainsi la destruction de cellules données éventuellement à un stade donné du développement.
Analyse de mutants.
L'insertion de cassettes comportant diffén-ents mutants d'une même séquence permet de comparer leurs propriétés dans un contexte chromosomique constant, et dans des conditions physiologiques constantes ou variables.
Le uromoteur Scyp,1 peut-être utilisé dans le ürocédé selon l'invention.
Le gène Sycp 1 est exprimé uniquement pendant la prophase de la première 2o division méiotique dans Ies cellules germinales :mâles et femelles (Meuwissen et al, 1992 ; Heyting et al. 1989 ; Offenberg et al. 199:1 ; Dietrich et al. 1992 ;
Moens et al.
1992 ; Dobson et al. 1994 et Dietrich et al. 198.3). La séquence nucléotidique de la région 5' du gène Sycp 1 de Ia souris a été décrite par Sage et al. 1997 (figure 5A). La région en amont du gène ne contient pas de TA'.CA box, mais le site de transcription comprend (élément initiateur CCA*1GTCC (Sm~ale et al. 1989). Le criblage d'une librairie génomique avec un fragment Pstl de l'ADNc de rat (692 bp) qui couvre les 585 bp de l'extrémité 5' de la région codante de Sycpl et un morceau de la séquence leader non traduite (Meuwissen et al. 1992 ; Sage et al. 1995), a conduit à
l'identification de cinq clones génomiques, , dont l'un d'entre eux comprend la région 5' 3o en amont du site d'initiation de la transcription.
Le fragment BamHl s'étendant le plus loin du côté 5', qui hybride avec la sonde ADNc 692 bp, a été sous-cloné et sa séquence nucléotidique a été établie. La séquence nucléotidique dans la région analysée, s'étendant des positions -324 à +268 montre une identité globale de 80 % entre les deux espèces (:figure 5b).
Le haut degré de conservation entre les deux espèces est une indication claire que cette région contient d'importants éléments régulateurs.
L'analyse transgéniqué et plusieurs séries de délétions à (intérieur du promoteur lo Sycpl ont permis de définir deux régions fonctionnelles différentes. Un enhancer fort est présent entre les position -260 et -54. Un élÉiment proximal de 59 bp de long (-54 à
+5), est suffisant pour diriger (expression de l;ènes rapporteurs hétérologues (lacZ et Luc) dans les cellules germinales mâles appropriE;es (figure 5).
1s Puisque fenhancer présent dans le promoteur Sycpl est actif dans des lignées cellulaires de diverses origines, il est clair que ce promoteur dépend de l'action de facteurs de transcription ubiquitaires. Le fragment entre les positions -54 et +5 est suffisant pour diriger l'expression de la Luciférase dans les spermatocytes primaires. Les comparaisons de séquences entre les quatre grènes méiotiques précoces de la souris 20 (Sycp 1, Hsp70-2, Pdha-2, et Xmr), n'ont révélé aucune conservation d'un site de Liaison pour des facteurs de transcription. Il existe cependant, un haut degré de similarité (80%) entre les séquences du promoteur Sycp 1 chez ia souris et Ie rat. Par exemple, une E-box et un site potentiel pour des facteurs de transcription du type Myb sont conservés.
25 Dans les ovaires, où La méiose est initiée lors des phases prëcoces de développement, aucune expression des gènes rapporteurs n'est observée dans Les oocytes. Ainsi le promoteur Sycpl est très avantageux comme outil pour diriger l'expression de la recombinase Cre, car son proi:il d'activité permet la stabilité génétique des organismes et de leurs descendances.
3o La recombinaison induite par Cre au site. LoxP a été programmée pour avoir lieu pendant la méiose dans les cellules germinales mâles. Le gène Cre, a été
exprimé sous le contrôle transcriptionnel d'une région du promoteur du gène Sycpl, qui est active au WO 00/12742 PCT/F1t99/02053 stade leptotène-zygotène de la méiose chez les mâles. Malgré le fait que le gène est exprimé chez les gonades mâles et femelles, la région sélectionnée du promoteur qui a été utilisée dans la construction Sycpl-Cre a conduit à l'expression du transgène exclusivement dans les testicules.
En conséquence, les sites floxés n'ont jamais été altérés dans la descendance des femelles. Les séquences floxées ont été maintenues de manière stable dans les tissus somatiques (sauf dans les testicules. Aucune expression n'a été détectée lors des stades embryonnaires postérieurs à (implantation et dan,. les tissus adultes même en utilisant Ia technique très sensible RT-PCR (Meuwissen et al.. 1992).
to La recombinaison induite par Cre dans les testicules représente un procédé
avantageux comparé à celuï décrit lors de précédentes études sur l'activité de la recombinase dans d'autres tissus de la souris (Akagi et al. 1997 ; Gu et al. i 994 ;
Wagner et al. 1997). En effet, lorsque l'on teste 1;~ descendance obtenue par le procédé
de la présente invention, on s'aperçoit que tous les allèles floxés transmis par les mâles 1s ont subi une recombinaison. Une telle fréquence de recombinaison est particulièrement adaptëe pour le système de recombinaison Cre/lox.
La recombinase Cre peut être exprimée au stade précoce de la spermatogénèse.
2e On a isolé le promoteur du gène Sycpl (Synaptonemal Complex Protein I), actif exclusivement pendant les premiers stades de la méiose et obtenu l'expression ciblée lors des stades zygotène à pachytène de gènes rapporteurs dans des souris transgéniques. On a utilisé ce promoteur, ainsi que; celui d'un promoteur méiotique plus tardif (Tcp-10-bt, Ewunolu et al. 1993) pour faire exprimer l'enzyme CRE au cours de 25 la spermatogenèse chez des souris transgéniques. Dans le cas de Sycp 1, on constate chez les mâles qui portent également un transgène floxé, l'excision de ces séquences pendant la spermatogenèse. Cette excision n'a pas lieu chez les mâles porteurs du transgène TcplO-bt-Cre. La recombinase est bien synthétisée, mais à une période où
débutent la restructuration et le compactage de la chromatine; ce qui est très 3o probablement la cause de l'absence de recombinaison avant la formation du spermatozoïde.
Recombinaison des sites LoaP pendant ta méiose.
On a montré que (expression à partir du transgène Sycpl-Cre pendant le stade pachytène de la première division de méiose permet Ia recombinaison entre des sites LoxP à des positions non identiques sur les chromosomes d'origine paternelle et maternelle, selon le schéma de la figure 2. Les marqueurs moléculaires disponibles sur les chromosomes paternels et maternels permettent de montrer un échange entre chromatides appariées aux sites LoxP. La fréquence de l'événement de recombinaison dans la descendance des mâles Sycpl-Cre portant les deux chromosomes floxés est de l'ordre de 30%. A partir de cet exemple, toute construction de chromosomes recombinés est possible à partir de sites LoxP introduits par les méthodes classiques de recombinaison homologue dans Ia cellule ES, de sites insérés par transgenèse et recombinaison illégitime, ou de sites introduits pair les méthodes d'addition ciblée.
Activité du promoteur Sycpl dans diverses lignées cellulaires.
On a construit une série d'ADN recombinants avec différentes parties de la séquence 5' en amont de la région transcrite de Sycp1 (figure 5a) liée soit au gène codant pour Ia ~i-galactosidase ou pour Ia iuciférase. On a d'abord effectué
une 2o recherche des Lignées ceiïulaires qui exprime le gène Sycpl afin d'obtenir une base expérimentale pour l'identification des éléments génétiques importants pour l'expression pendani la méiose.
On a ensuite utilisé une série de lignées cxilulaires d'origine non germinale pour mesurer l'expression des gènes rapporteurs après transfection des ADN
recombinants, dans l'espoir qu'au moins une faible activité pouvait révéler la présence du promoteur.
De manière inattendue, toutes ces lignées cellulaires ont montré à un haut niveau d'activité Iuciférase après transfection des divers ADN recombinants (figure 6). Ces résultats démontrent que même le plus petit fragment Sycp I s'étendant seulement jusqu'au nucléotide -54 permet l'expression de la. luciférase (à un niveau faible mais détectable).
WO 00/12?42 PCTIFR99102053 Une activité distincte du promoteur, bien que non apparentée à une activité
spécifique de la méiose, est donc contrôlée par l.es séquences de la région 5' proche du gène Sycp I . On peut donc conclure que soit des éléments silencer non compris dans le fragment le plus long testé (1950 bp) empêche :l'expression de Sycpl dans les cellules somatiques in vivo, soit Ia spécificité germinale; dépend d'un système de signal perdu dans les cellules somatiques en culture.
Expression spécifique dans les testicules des sa~uris transgéniques to Quatre fragments différents du promoteur de Sycp 1 ont été testés pour leur capacité à diriger l'expression de gène reporteur dans des souris transgéniques ([-1848/+102], (-722/+102], [-260/+102] et [-54/+1t72]).
Les trois plus longs fragments du promoteur ont été testés sur la base de l'expression du gène lacZ. Sachant que le faible niveau d'expression par le fragment [
1s 54/+102] et que le bruit de fond de l'activité (3-galactosidase dans les extraits de testicules est relativement élevé (Shaper et al. 1594) la luciférase a été
utilisée dans ce cas comme rapporteur. Par comparaison, l'expre;ssion de la luciférase a été
testée en parallèle pour ie fragment [260/+102]. Les résultats, présentés au tableau 2 ci-dessous, démontrent que, dans chaque cas, au moins dieux familles expriment le transgène 20 exclusivement dans les testicules. Ceci a été constaté même pour ia souris qui porte Ia plus courte séquence Sycpl [-54/+102].
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WO 00/12742 PC'f/FR99/02053 Cependant, le niveau d'expression est plu:. faible dans les familles[-54/+102], ce qui implique que la séquence s'étendant jusqu'au nucléotide -54 exerce un effet enhancer in vivo, comme cela est le cas dans les lignées cellulaires somatiques s transfectées.
Cet effet quantitatif a été évalué en comparant les activités enzymatiques dans les testicules de souris portant le reporteur luciff;rase contrôlé soit par le promoteur [-54l+102], soit par le promoteur [-260/+102] de S~ycpl. Ce dernier a montré de manière io constante un niveau d'activité 10 à 100 fois supérieures (figure 7).
Expression lors de la méiose dans les testicules adultes.
L'expression spécifique de la ~i-galactosidase dans les testicules a été
confirmée 15 par coloration X-gal de plusieurs organes. A,îm d'identifier les types cellulaires exprimant les transgènes, on a ensuite analysé l'activité (3-galactosidase in situ dans des sections de testicules.
Les cellules X-gal positives des animaux [-260/+102]lacZ correspondent à la 2o seconde couche des cellules germinales situées à la périphérie des tubules.
Une sur-coloration avec l'hématoxyline a confirmé que les cellules lacZ positives font partie des spermatocytes au stade ITi-IV à pachytène du cycle de l'épithélium séminifère (Clermont et al. 1972). Au stade zygotène et pachytène précoce, une plus faible expression (3-galactosidase a pu ëtre détectée dans certaines sections. Aucune coloration 25 des cellules n'a été observée dans Ie compartiment postméiatique des tubules ni pour les spermatocytes zygatènes précoces et diplotènes.
L'expression endogène du gène Sycpl est absente ou très faible pendant ces stades (figure 8). Ces résultats indiquent que les séquences impliquées dans l'induction 30 ou ia suppression de l'expression de Sycp1 sont localisées parmi les fragments du pramoteur analysés.
Afin de déterminer si la partie du promoteur de Sycpl (+1 à +102) présent dans ces fragments joue un rôle dans l'établisseme:nt du profil d'expression des gènes rapporteurs, deux familles transgéniques supplémentaires ont été générées par s microinjection d'ADN recombinant délétés de ces fragments, mais conservant l'initiateur de ia transcription de Sycpl avec les séquences en amont jusqu'au nucléotide -260. Les expériences enzymatiques démontrent que la spécificité et le niveau d'expression du promoteur [-260/+5] sont comparables à ceux du promoteur [-260/+102] dans les cellules transfectées (figure 6) et dans les animaux transgéniques (figures 9 et 10, comparées à la figure S).
Régulation lors du développement chez les souris prépubères.
L'expression des gènes reporteur chez les animaux immatures a été mesurée afin de démontrer que l'expression d'un transgène E;st identique à celle du gène Sycp 1 endogène. La première vague de méiose dans les testicules juvéniles est synchrone avec l'apparence des premières cellules méiotiques, les spermatocytes leptotènes, environ 10 jours après ia naissance.
Les premières cellules pachytènes sont apparues au 14è"'e jour et les premières cellules haploïdes après trois semaine (Bellvé e,t al. 1977). Nous avons analysé les familles transgéniques [-260/+I02]lacZ, [-260/+102]luc, [-260/+S]luc, et [-54/+102)luc.
L'analyse in situ (figure 8) a permis de détecter l'expression de la ~3-galactosidase 2s dans les spermatocytes primaires pour la souris [-260/+i02]lacZ au l3eme et lSe"'e jour après la naissance, mais pas au 8e"'e jour. Au l0è"'~ jour, l'expression a été
détectée seulement sur certaines souris, et dans les cas où le résultat est positif, elle n'a été
observée que dans certains tubules. Ces résultats ont été confirmés par les mesures réalisées sur les souris transgéniques [-260/+102]luc. Aucune expression de la luciférase 3o n'a été détectée avant le 10'"'e jour après la naissance.
Dans les souris [-54/+102]luc et [-260/+Sjjluc, le profil temporel de l'activité de la luciférase est le même, est identique que celui du gène endogène (Sage et al. 1997).
L'ensemble de ces résultats a permis de conclure qu'un fragment de 59 bp (-54/+5) du promoteur Sycpl, couvre une séquence initiatrice de 7 bp et un fragment immédiatement en amont de 52 bp qui est suffisant pour diriger l'expression d'un transgène au début de la première division méiotique dans les gonades mâles.
Aucun des transgènes qui sont exprimés dans les testicules ne sont transcrits dans lo (ovaire.
Chez les mammifères, la gamétogénèse femelle a lieu pendant le développement embryonnaire et est arrêtée avant la naissance au stade dictyotène. Lors de la prophase de la première division méiotique, le complexe synaptonérnal est morphologiquement is identique que celui des cellules spermatogéniques (Dietrich et al. 1983 , Scherthan et al.
1996) ; et est plus visible au stade pachytène (Dietrich et al. 1992). On .
observe ce phénomène dans l'ovaire foetal pendant les IS~'"e et I7è"'~ jours embryonnaires (E15 et E17). Les expériences d'irnmunolocalisation réalisées sur des cryosections avec un anticorps dirigë contre la protéine SCP1 du rat (IVieuwissen et al. 1992 ;
Dietrich et al.
20 1992) ont permis de détecter la protéine SCPI (codée par Sycpl) dans les ovaires de la souris E16 et E17. On a ensuite analysé l'expression dans les ovaires des gènes rapporteurs exprimés par diverses familles transgéniques pendant la méiose mâle. Ni la détection in situ de la ~-galactosidase; ni le test à I;a luciférase plus sensible n'ont permis de détecter une expression du transgène.
25 Des expériences RT-PCR réalisées avec l'ARN des ovaires E16 de[-1848/+102]lacZ et des ovaires E17 de [26I/+102]IacZ souris transgéniques n'ont pas permis de détecter les transcrits fusionnés entre le premier exon de Sycpl et la séquence lacZ; alors que l'expression du gène endogène a été détectée dans les mêmes échantillons (figure 11).
WO 0(t/I2742 PCT/FR99/02053 Une possible explication de l'absence ~de l'expression est (utilisation d'un promoteur Sycpl alternatif dans la lignée germinal femelle, comme cela était montré
pour le cas du gène de l'ADN méthyltransférase (~viertineit et al. 1998).
Pour confirmer cette hypothèse, an a utilisé la technique 5' RACE pour déterminer le site d'initiatïon de ia transcription de Sycpl dans les cellules méiotiques provenant des ovaires E16. Douze clones contenant les plus longs fragments d'ADNc parmi 48 clones analysës, ont été séquencés. Ces séquences indiquent clairement que la transcription du site d'initiation de la transcription chez les cellules germinales de la 1o femelle est identique à celle précédemment définie chez les cellules germinales mâles. Il apparaît ainsi que les signaux qui assurent i'expression temporelle et spatiale du gène Sycpl lors de la méiose mâle ne sont pas sui~'rsants pour son expression chez la femelle.
Maintenance somatique des séquences fla~xées dans les tissus de mâles t5 transgéniques Sycp1-Cre/LoxP.
On a établi quatre familles transgéniques indépendantes portant le transgène Sycpl-Cre. Aucune différence au niveau des propriétés de ces familles ayant été notée, on a choisi aléatoirement une famille pour la suite; des études. Les résultats obtenus ont 20 démontré que le transgène, maintenu de manière stable, n'a été transcrit que dans les testicules.
Des lignées doubles transgéniques, qui. maintiennent Sycp1-Cre avec un transgène floxé ont été obtenues en croisant une souris Sycpl-Cre avec une souris dont 25 son génome porte un transgène floxé. Les techniques d'intégration d'un transgène floxé
dans le génome d'un mammifère sont notamment décrites dans Kuhn and Schwenk, 1997, Galli-Taliadoros et al. 1995; et Feil et al. 1996. En l'espèce, deux sites cibles ont été créés par microinjection à l'intérieur des neufs fertilisés d'un ADN cloné
: une répétition en tandem d'une séquence (3geo flanquÉ;e de site LoxP (Friedrich et Soriano, 30 1991 ) et une insertion en tandem à faible nombre de copies (moins de deux copies) d'un promoteur actif (LoxP-Pgkl). Un troisième site cible correspond à l'allèle Itxrcc°~2~~L~
(Feil et al. 1996), dans lequel une cassette LoxP-tk-neo-LoxP a été insérée par recombinaison homologue dans Ie 8~'"e intron de. Rxra. Chez les mâles portant des transgènes LoxP-J3geo et LoxP-Pkgl, l'hybridation "Southern blot" indique une stabilité
totale de ces loti dans les organes somatiques.
Une analyse plus détaillée réalisée sur des animaux Sycpl-Rxra°'~Zt~'L~ a montré que une partie des mâles (2 sur 8 testés) maintiennent dans leur ADN
somatique à la fois des séquences floxées recombinées et intactes: Cette observation est en accord avec les résultats des études sur Ie promoteur Sycpl mentionnées ci-dessus.
Ainsi, la 1o structure des transgènes floxés établie à la naissance demeure stable dans tous les organes somatiques, même en ce qui concerne les mâles sénescents. Les animaux chimères ont été écartés et de plus amples études ont été conduites avec les mâles dans lesquels le test PCR sensible n'a pas permis de détecter une recombinaison somatique.
Les séquences floxées modifiées ont été dans chaque cas seulement détectées dans les ls testicules et dans fADN du sperme.
Délétion du lochs floxé lors de la transmission yar les mâles Sycpl-Cre/LoxP.
Dans la descendance des croisements entre des animaux doubles transgéniques 2o avec des partenaires non transgéniques, l'excisüon des séquences intervenantes ont toujours été observées lorsque le locus floxé a été transmis par les mâles Sycpl-Cre/LoxP, alors que les mêmes loti ont été totalement stables lorsqu'ils ont été transmis maternellement. Ces résultats sont montrés à la figure 12 pour la descendance d'une femelle de type sauvage avec un mâle hétérozygote pour l'allèle floxé
Rxra°'°'~~~~'~ et 25 hémizygote paur ie transgène Sycpl-Cre. L'ampl.ification PCR de l'ADN
extrait de la queue du père (colonne 1) n'a pas détecté la présence de séquences floxées (fragment appelé "tkneo"). Aucun des neufs bébés (colonne;s 2 à IO) ne possède ce fragment. Ce résultat correspond en fait à deux situations distinctes 30 - Deux bébés (colonnes 4 èt 10) ont reçu l'all~;le sauvage Rxroc du père (identifié par l'amplification caractéristique du produit ("Rxra").
- Les autres bébés ont hérité de l'allèle Rxra°'''~~LNL~ pour lesquels les séquences tk-neo ont été excisées.
L'amplification avec les deux amorces RXI~I et RXR2 ont généré un plus large fragment caractéristique du locus recombiné ("Rxra°'°'F2~L~.
L'excision a été constatée indépendamment de la présence (colonnes 2, 6, .B, 9) ou l'absence {colonnes 3, 4, 5, 7, 9 SEQ mn ° 1 and SEQ ID n ° 2 are the sequences -260 / + 5 in the mouse and -316 / + 5 in rats respectively. Preferably, this nucleotide sequence is characterized in that it comprises at least the sequence S ~ EQ mn ° 1 or SEQ 1D
# 2. It is obvious s that any sequence equivalent to SEQ ID # 1 and SEQ ID
n ° 2, are targeted by the present invention. By equivalent sequence is meant any sequence of a sufficient mammalian Sycpl promoter to induce effcacement the expression a gene of interest specifically in mammalian spermatocytes, such by example pigs, sheep, cattle, and rodents.
In a further aspect, the invention relates to a nucleotide sequence comprising at least one of said sequence fused to a coding sequence for a gene of interest. The gene of interest is preferably a gene coding for a recombinase site specific, including Cre. It also relates to a DNA molecule ls comprising at least this sequence in the form of a plasmid, a viral vector, a pseudo-vector, or a linear or circular naked DNA.
The present invention also relates to a transgenic animal having in its genome said nucleotide sequence allowing the expression of a gene of interest 2o specifically in spermatocytes, preferably a recombinase specific of site, especially Cre. Recornbinase remains associated with the chromatin of sperm.
This animal is useful for the previously mentioned processes.
The present invention also relates to a method of recombination between chromosomes paternal and maternal which consists in crossing a male animal carrying in its genome one or more) specific site (s), with a female animal carrying in its genome one or several sites) specific) characterized in c; e that the recombinase, expressed during the first phase of meiosis, catalyzes the recombination between sites specific.
In another aspect, the invention relates to an animal capable of being got by this process and a transgenic mufti animal obtained by crossing animals susceptible to be obtained by the methods described will be known. The transgenic animal according to the invention l0 is a mammal, in particular selected by sheep, pigs, cattle, and rodents.
An advantageous aspect of the present invention relates to the use of said animal transgenic for the preparation of substances useful in medicine, in cosmetic, and / or 5 in the food industry, in particular active substances, preferably peptides or polypeptides, antibodies, antigens, lhormones, or growth, and / or for the manufacture of food supplements. For example, we can make produce a protein of interest in mammalian milk under control of a tissue specific promoter; for example WAP rabbit or WAP mouse (request for l0 European patent n ° 92401635.5-2105).
The animal can also be used as an experimental model for identification of genes, promoters, proteins, especially genes involved in diseases genetic, and / or to test the action of active substances, for the preparation organs or cells with better immunocompatibility with 15 humans than organs or cells of wild type or likely to have a weak rejection rate by human immune defenses, and for animal husbandry.
The present invention also relates to all of the elements such as described in the claims, said elements being incorporated into the description by reference.
For the rest of the description, reference is made to the legends of the figures.
presented below below.
LEGENDS OF FIGURES
Figure 1: specific site recombination.
A- Schematic representation of the deletion of specific genomic region through intramolecular recombination between so-called floxed regions located between two sites LoxP.
3o B- Targeted integration of a foreign sequence catalyzed by a recombination intermolecular between two DNAs each carrying a LoxP site.
Figure 2: homiotic meiotic recombination between paternal chromosomes and maternal at a specific LozP site.
Figure 3: activation of the Lo ~ P- ~ 3ge transgene, ~ without promoter after microinjection of construction Pgkl-Loge.
A. The plasmid pGK-LoxP comprises a BamHI-HindIII fragment, of PGK ~ igeobpA
(Friedrich and Soriano, 1991) containing the promoter of the Pgkl gene, inserted between Ies BamHI (B) and HindIII (H) sites of pBSIl2 (Sauer and Henderson, 1990). DNA
plasmid was cleaved with HindIII and PwI (P) before microinjection, which resulted in for consequence of deleting the LoxP site in 5 '. Microinjection has been performed according to standard techniques (Hagan, 1986) in fertilized eggs from crossover between a wild type female and a double transgenic male carrying the transgene Tcp-lObt-cre and LoxP- (3geo.
B, C and D. The nine microinjected cells were kept in culture medium for 24 hours and were stained with X-Gal to detect activity ~ 3-galactosidase. B is the control (no microinjection). None a <: activity ~ endogenous 3-galactosidase is not detected. C and D are two series of eggs in which we have microinjected the construction described in A. The activity ~ i-galactosidase is detected (staining and arrows).
2o Figure 4: insertion specific site of GFP at the Rxra locus.
A. Schematic representation of the genome of the parent male mouse Sycp I -Cre Itxra ° '~~~ ll in somatic cells and gametes.
B. Map of the LoxP-GFP insertion vector. The plasmid was constructed by insertions successive inside the plasmid pBS112 (pBR322 containing a LoxP site, Sauer and Henderson, 1990) from the following fragments - BamHI-Ncoi from pGTl.8 IRES (3; geo (Mountford, 1994) with a part of the En-2 intron of the "engrailed" Drosophila gene, a splice acceptor (Her), and an Ires (Internai Ribozomal entry site).
- HindIII-EcoRI from pEGFP (Ctont ~ ech) containing the coding region for 3o GFP.
- r SacI-Xhoi from pSAj3geo with the polyadenylation signal (pA).
C. Diagrams representing the ~ recornbination carried out by Cre leading to Integration in Rxra ° ~~~ '~ and the modified locus resulting from; recombination site specific.
D. Results of (PCR amplification of (DNA; genomics of 13 babies obtained at go new microinjected cells using primers GFP1 and GFP2, and primers RXRl and int2 (shows the RXR-int junction. The presence or absence of Sycpl-Cre is verified by southern blot.
Figure 5: structure and sequence of the region:>'of the Sycpl gene of the mouse A- Schematic map of the 5 'region of Sycp 1 lo Exons 1 and 2 are numbered, the presence of the first ATG and the site ia initiation transcription (+1) are indicated. The limits of the fragments used for the construction different transgenic lines are represented. The sites of restriction are: B
for BamHI, P for Pst l, S for SacII, and A for ApaI.
B- Comparison of the Sycpl sequence of the mouse (M) and the rat (R).
Putative binding sites for transcription factors are indicated (framed in rectangles). The transcribed sequence (exc> n 1) is underlined.
Figure 6: expression of the various Sycpl / luc constructions in a line somatic cell 2o Each bar represents the average of three experiments, each carried out thrice. The Error bars indicate the standard error to the mean. Values statistics were calculated using Student's test for this figure and the others.
All the results relate to CMV / lacZ internal control. The control vector (pXP 1) contains the gene promoter-free luciferase reporter. The activity of plasmid SV40-luc a been fixed 2s arbitrarily at 100.
Figure 7: Speific expression in the testes of reporter genes in the transgenic lines (-722 / + 102] lacZ, (-260 / + 102] IacZ, [-260 / + i02] luc and [-54 / + 102] luc.
3o Each bar represents the average activity; at least five males transgenic from different lots. Error bars indicate the standard error at the average.
This activity is normalized to the quantity of proteins and to the background noise mice no Wo 00 / I2742 PCT / FR99 / 02053 transgenic belonging to the same lat. The low level of lacZ activity is due to a high endogenous type level (3 galactosida.se in cells testicular. For each of the chimeras, two lines were studied in detail (1 and 2). You represents the testes, Li the liver, Sp 1a spleen, Ki the kidneys, He: the heart and Lu les lungs.
Figure 8: Expression of the luciferase reporter gene in the testes of mouse transgenic [-S4 / + 102] luc and [-260 / + 102] iu <; during their development.
Liver extracts were used as a negative control. Each bar represents the to an average of at least four transgenic males from different lots.
The bars indicate (standard error to mean. P8 to P14 on the axis of abscissa represent the stages of development from the eighth day to the fourteenth day.
Figure 9: Expression of the luc reporter gene in the transgenic mouse j-260 / + S) in different organs.
The specific expression in the testes of the g ~; ne luciferase reporter in mice transgenic [-260 / + 5] luc is shown. Three independent lines have been tested for the expression of the reporter gene. Each b2 ~ r represents the activity average for at minus five transgenic males. Error bars indicate error standard at 2o average among experiences.
The legend of the various organs tested is identical to the legend of the figure 7.
Figure 10: Expression of the luciferase reporter gene in the testes and liver of mice belonging to the transgenic line [-a60 / + 5 ~ during the development.
The horizontally striped bars represent fexpressian in the testes and the diagonal striped bars represent expression in the liver.
P8 to P15 represent the stages of development from the eighth day to fifteenth oven respectively.
Error bars indicate the standard error as an average among experiences.
Figure 11.: Sycpl / lacZ transgenes are not expressed during meiosis in the female.
PCR tests were carried out on the RNA originating from the testes of the liver of the ovary Fetal E17 of transgenic mice [-260 / + 102] lacZ and on ovarian RNA
fetal E16 of transgenic mice [-1848 / + 102) IacZ. RNA was pretreated with DnaseI
and was subject or not to digestion with RnaseA (+ and -) before the reverse transcription. The Sycp l transcripts are detected in adult testis RNA and RNA
from ovaries at the embryonic stage of the sixteenth day (E16) and the seventeenth day (E17), but in the liver RNA. IacZ mRNA is only detected in testicles transgenic adults.
l0 Figure 12: Excision of flogged sequences in the offspring of a male Sycpl-Cre / Rxra ° ~ '~~' NL ~.
Cre sequences identified by PCR amplification with a pair of primers Crel and Cre2 (Rxra wild allele), Rxra ° '~~~' ~ (allele die; Summer), and Rxra ° '~~~' ~ (target allele), with RXRI and RXRII and tk-neo, with tkrieo 1 and tkneo2 (Feil et al. 1996). The column 1 corresponds to the progenitor mouse, and columns 2 to 10 represent babies belonging to the same litter.
Figures x3 and 14: targeted deletion of fl ~ ozed multicopy genes in cells germinal.
2o DNA was prepared from various tissues from double males transgenic progenitor and extract from the tail of their offspring, digested with the enzyme of HindIIi restriction and using pSA plasmid DNA (3geo (column 1 to 7) or by pPGKA (3geobpA (column 8 to 13) as probe, which reveals the floxed sequences and Ies pBR322 sequences of the Cre transgene. Columns 1 to 3 were loaded with DNA
of a double transgenic progenitor Sycpl-Crel [floxed igeo (l represents the liver, 2 kidneys and 3 testes). Columns 4 to 6 correspond to the DNA extracted tails of three babies obtained with a normal mouse. Column 7 corresponds to DNA
of a mouse carrying the trangene Sycpl-Cre (control). Column 8 represents DNA
and the column 9 the testes DNA of a Sucpl / Cre double transgenic progenitor Pgkl 3o floxed. Columns 10 to 13 correspond to the DNA of the tails of four babies obtained. Restriction fragments are indicated by "c" which is fragment of WO OOIiZ742 PCT / FR99 / 02053 Cre transgene; "in" which represents the internal fragments of the transgenes predicted from of their nucleotide sequences (the respective sizes are 3.9 and 2.4 kb for (igeo and 3 for Pgkl); ", j" corresponds to the junction fragments with the sequences cell phones neighboring. The transgene is represented by a single line, the sequence s chromosomal by a double line, and the L, oxP sites by a triangle.
Detailed description.
The original method of the present invention therefore makes it possible to transfer a 1o recombinase in oocytes in order to perform quickly and with a high efficiency all site-specific recombination operations in the genome of mammals, in particular the insertion of a foreign sequence (knock in), the sequence replacement or gene silencing, and recombination meiotic between parental chromosomes (See Figures 1 and 2). This method is based on the 15 surprising demonstration that the recombinase, expressed during meiosis, East transmitted in association with the chromatin of the sperm and is therefore able to catalyze a recombination of a predefined site in the embryo before the first division.
It should be noted that the Cre transgene is present in the father in the state hemizygote. This has as a result that only 50% of the descendants receive it. On the other hand, all 2o receive the enzyme associated with the gamete's chromatin, and the recombination takes place effectively and only in embryos at the i cell stage, which ensures the subsequent stability of the recombined LoxP sites.
In addition, if the transgene is transmitted, the activity of the promoter is extinguished in the somatic cells throughout the life of the organism, from development embryonic until his senescence. Thus, the genetic modifications carried out are reproduced at during development in all cells of the body, without chimerism detectable, said changes remaining stable and immediately hereditary. The method presented is applicable to organizations for which the techniques of 3o transgenesis have so far been difficult to develop (absence of lines ES cells).
Transfer of Cre recombinase by sperm chromatin.
In the case of the Tcp-10-bt-Cre transgene first, then in that of the transgene Sycpl-Cre, we have shown that Cre enzyme molecules synthesized during spermatogenesis remain associated with the compacted chromatin of the sperm.
inactive in this context, they can nevertheless perform recombination Between LoxP sites When returning to a decamped nuclear structure. This operation, which can be performed on sperm under experimental conditions, takes place naturally after fertilization in the male pronucleus of the zygote.
Io The activity of the recombinase was tested in the following e ~ ~ experiments During a first series of experiments, fertilized eggs were obtained from wild type females crossed with hemizygous males for the transgene Tcp-Obt-cre and for multicopy insertion of the floxed coding region of the gene ~ 3geo without Is promoter. A construction with a LoxP site located 3 'from the promoter Pgkl was microinjected (Figure 3A). according to standard techniques (Hogan, 1986). After culture hours, approximately one in four embryos reveals staining positive with X-Gal (Figure 3B, C, and D). The expression of the gene (3l; eo is due to integration effective of promoter microinjected upstream of the cod region <~ nte.
A simpler genetic configuration such as. The structure Rxra ° '~~ L ~ was used in order to highlight the specific site integration of the microinjected DNA.
This second series of experiments demonstrated the presence of a Cre activity the tent 2s in the sperm of the foreign Sycpl-Cre mice, in which excision floxed sequences take place during gametogenesis leaving only one single site LoxP at the time of fertilization. In addition, these experiences have made it possible to to know if recombinase is still active in the male pronucleus and could to permit integration of a floxidized transgene into a predetermined LoxP site. Males who 3o have the Sycp-1-Cre transgene and the Rxroc ° '~ F2 (LNL) locus floxed were obtained (Figure 4A). In the sperm of these males, the tkneo sequences were abundantly excised to generate the recombinant allele Rxra ° '~ tL ~. This allele is transmitted to the whole offspring who only have one LoxP site remaining. Mice double transgenic were crossed with wild type females; the embryos fertilized have been isolated; and a recombinant DNA comprising the sequence coding for the s protein for GFP protein (Green Fluroesce; nt Protein) upstream of a acceptor splicing and an IRES (Internai Ribosomal: Entry Sequence) (Figure 4B) was microinjected. PCR analysis of the genomic structure, presented in figure 4D, watch that the coding sequence for GFP has been inserted inside the locus Rxra ° '~ 2tL ~ (figure 4C) for many babies and no animal keeps the LoxP locus intact.
The lo animals of the Rxra + / + type are under-represented.
The Rxra-LoxP-GFP-LoxP locus resulting from the recombination is transmitted and found in the somatic tissues of the descendants of females and males Crè.
The expression of GFP was demonstrated by fluorescence microscopy in the 15 skin and testicles of these mice. Among the multiple applications offered by Ie efficient transfer of a recombinase by chromatin from sperm, mice rapporteurs, each with a genomic locus carrying an insertion with a website LoxP and a coding region for a reporter protein (GFP, luciferase, (3-galactosidase) can be obtained.
The introduction of a transgene in a single microinjection step can be used at identify a promoter, or analyze a mutant promoter in a context genomics known and in all organs of the mouse. Likewise, it is possible to insert various reporter sequences, mutated coding regions, genes coding for toxins, and any coding region of interest under the control of a promoter given.
The method for the targeted insertion of a sequence carrying a LoxP site microinjected in the fertilized egg praduit of the crossing of a double transgenic mast Sycpl-Cre 3o LoxP is presented in Figure 4 and is summarized below 1) The constitution by crossing of a double transgenic mouse carrying the transgene Sycpl-Cre and a structure in which two LoxP sites surround a foreign sequence (tkneo gene);
2) the two transgenes are kept intact in the somatic tissues of the mouse; synthesis of Cre in the germ line results in fexcisian of the floxed sequence (tkneo) in the sperm of males;
3) a male is crossed with a wild type mouse for the Rxra locus and lo Cre; the enzyme Cre remains associated with the LoxP site of the mutated Rxra allele in the chromatin (50% of embryos); independently 50% of embryos receive the Cre transgene;
4) the recombinase is released after decondensation of the chromatin;
5) a recombinant DNA LoxP-SA-IRES.-GFP-polyA is microinjected into the male pronucleus 15 hours after fertilization by conventional techniques (Hogan et al 1986);
6) all embryos, Cre + or Crs, having received the gene comprising a site LoxP, inserted the region encoding the GFP protein therein thanks to the action of Ia recombinase;
7) expression: the LoxP site had been inserted into an intron of the Rxra gene. The presence of a splice acceptor (SA) allows the inclusion of the sequence IRES-GFP in a functional messenger, that of an IRES site (Intemal Ribosome Entry Site) allows the translation of TARN whose 3 'end is defined by the polyadenylavtion signal ("polyA") added downstream of the coding region. The green fluorescence characteristic of the expression of 34 new reporter is highlighted in bodies known for express the Rxra receptor.
In the experiments carried out during the fulfillment of this invention, the recombination efficiency was between 50 and 84% {recornbinants reported to number of mice born after microinjection).
It goes without saying that the process of the present invention, particularly illustrated below above, is in no way limited to a particular region for the insertion of the transgene, to a particular transgene, to a particular promoter controlling expression of a site-specific reeombinase, or site-specific recombinase lo particular.
The range of applications made possible by the transfer of a recombinase by the chromatin of the spermatozoa is notably illustrated by the different case of following figures Identification of a tissue specific promoter.
A "reporter mouse" is produced which carries a transgene comprising the LoxP-IRES-GFP-polyA sequences integrated into a chromosomal site, either by illegitimate transgenesis and recombination, ie by homologous recombination.
The insert 2o upstream of genomic fragments cloned into a vector comprising also a LoxP site allows, from the first generation of mice, to identify animals so the fragment which express the GFP in the tissue of interest. Several "mice rapporteurs "
can be used in parallel, with genes. different rapporteurs {in particular (3 galactosidase or Iuciferase), at different Chromosomal Locations. We can also insert a gene of interest coding for a protein of interest expressed through example in mammalian milk.
Analysis of a promoter's expression pattern.
3o The insertion of a reporter downstream of a promoter (GFP downstream of Rxra) allows to precisely establish the expression pattern of the intact promoter in his natural genomic localization.
Expression of heterologous genes ("knock in").
According to the expression pattern after (insertion of a reporter gene, we can 5 achieve expression of any biologically active gene under control transcriptional of the promoter of interest. For example, we can insert a gene encoding a toxin, especially diphtheria toxin, under the control of a tissue promoter specific; and thus causing the destruction of possibly given cells at a stage given some development.
Mutant analysis.
The insertion of cassettes comprising different mutants of the same sequence allows to compare their properties in a constant chromosomal context, and in constant or variable physiological conditions.
The Scyp uromotor, 1 can be used in the process according to the invention.
The Sycp 1 gene is expressed only during the prophase of the first 2nd meiotic division in germ cells: males and females (Meuwissen et al, 1992; Heyting et al. 1989; Offenberg et al. 199: 1; Dietrich et al. 1992;
Moens et al.
1992; Dobson et al. 1994 and Dietrich et al. 198.3). The nucleotide sequence of the 5 'region of the mouse Sycp 1 gene has been described by Sage et al. 1997 (Figure 5A). The upstream region of the gene does not contain TA'.CA box, but the site of transcription includes (CCA * 1GTCC initiator element (Sm ~ ale et al. 1989).
genomic library with a Pstl fragment of rat cDNA (692 bp) which covers the 585 bp from the 5 'end of the coding region of Sycpl and a piece of the sequence untranslated leader (Meuwissen et al. 1992; Sage et al. 1995), led to the identification of five genomic clones, one of which includes the 5 'region 3o upstream of the transcription initiation site.
The BamHl fragment extending farthest from the 5 ′ side, which hybridizes with the probe CDNA 692 bp, has been subcloned and its nucleotide sequence has been established. The sequence nucleotide in the region analyzed, extending from positions -324 to +268 show a 80% global identity between the two species (: Figure 5b).
The high degree of conservation between the two species is a clear indication that this region contains important regulatory elements.
Transgenic analysis and several series of deletions at (inside the promoter lo Sycpl made it possible to define two different functional regions. A
strong enhancer is present between positions -260 and -54. A 59 bp proximal element long (-54 to +5), is sufficient to direct (expression of the heterologous reporter enes (lacZ and Luke) in the appropriate male germ cells (Figure 5).
1s Since fenhancer present in the Sycpl promoter is active in bloodlines cell of various origins, it is clear that this promoter depends on the action of ubiquitous transcription factors. The fragment between positions -54 and +5 is sufficient to direct the expression of Luciferase in spermatocytes primary. The sequence comparisons between the four early meiotic grenaes of the mouse 20 (Sycp 1, Hsp70-2, Pdha-2, and Xmr), revealed no conservation of a Liaison site for transcription factors. There is, however, a high degree of similarity (80%) between the Sycp 1 promoter sequences in mice and rats. For example, an E-box and a potential site for Myb-like transcription factors are kept.
25 In the ovaries, where meiosis is initiated during the early stages of development, no expression of reporter genes is observed in Les oocytes. So the Sycpl promoter is very advantageous as a tool to direct the expression of the Cre recombinase, because its proi: it of activity allows the genetic stability organisms and their descendants.
3o Cre-induced recombination at the site. LoxP has been programmed to have location during meiosis in male germ cells. The Cre gene has been expressed as transcriptional control of a promoter region of the Sycpl gene, which is active at WO 00/12742 PCT / F1t99 / 02053 leptotene-zygotene stage of meiosis in males. Despite the fact that the gene is expressed in male and female gonads, the selected region of the promoter who has been used in the construction Sycpl-Cre led to the expression of transgene exclusively in the testicles.
As a result, floxed sites have never been altered in the descendants of females. The floxed sequences were maintained stably in the fabrics somatic (except in the testicles. No expression was detected during stadiums embryonic posterior to (implantation and dan, adult tissues even in using Ia very sensitive RT-PCR technique (Meuwissen et al. 1992).
to Cre-induced recombination in the testes represents a process advantageous compared to that described in previous studies on the activity of the recombinase in other mouse tissues (Akagi et al. 1997; Gu et al. i 994;
Wagner et al. 1997). Indeed, when we test 1; ~ descendants obtained by the process of the present invention, it can be seen that all the floxed alleles transmitted by males 1s underwent recombination. Such a frequency of recombination is particularly suitable for the Cre / lox recombination system.
Cre recombinase can be expressed at the early stage of spermatogenesis.
2e We isolated the promoter of the Sycpl gene (Synaptonemal Complex Protein I), active exclusively during the early stages of meiosis and obtained the expression targeted during zygotene to pachytene stages of reporter genes in mice transgenic. This promoter was used, as well as; that of a promoter meiotic more late (Tcp-10-bt, Ewunolu et al. 1993) to express the CRE enzyme at during 25 spermatogenesis in transgenic mice. In the case of Sycp 1, we finds in males who also carry a floxed transgene, the excision of these sequences during spermatogenesis. This excision does not take place in carrier males of TcplO-bt-Cre transgene. The recombinase is well synthesized, but at a period when begin restructuring and compacting chromatin; what is very 3o probably the cause of the absence of recombination before the formation of the sperm.
Recombination of LoaP sites during your meiosis.
We have shown that (expression from the Sycpl-Cre transgene during the stage meiosis first division pachytene allows recombination between Site (s LoxP at non-identical positions on chromosomes of paternal origin and kindergarten, as shown in Figure 2. Molecular markers available on the paternal and maternal chromosomes show an exchange between chromatids paired with LoxP sites. The frequency of the event recombination in the offspring of Sycpl-Cre males carrying the two floxed chromosomes is of around 30%. From this example, any construction of chromosomes recombined is possible from LoxP sites introduced by conventional methods of homologous recombination in the ES cell of sites inserted by transgenesis and illegitimate recombination, or of sites introduced by addition methods targeted.
Activity of the Sycpl promoter in various cell lines.
We built a series of recombinant DNAs with different parts of the 5 ′ sequence upstream of the transcribed region of Sycp1 (FIG. 5a) linked either to uncomfortable coding for Ia ~ i-galactosidase or for Ia iuciferase. We first performed a 2o search for cell lines which express the Sycpl gene in order to obtain a base for the identification of genetic elements important for the expression pendani meiosis.
We then used a series of cell lines of non-germinal origin for measure the expression of reporter genes after DNA transfection recombinants, in the hope that at least low activity could reveal the presence of promoter.
Unexpectedly, all of these cell lines showed a high level Iuciferase activity after transfection of the various recombinant DNAs (figure 6). These results demonstrate that even the smallest Sycp I fragment extending only up to nucleotide -54 allows the expression of the. luciferase (at one level weak but detectable).
WO 00/12? 42 PCTIFR99102053 A separate activity from the promoter, although not related to an activity specific to meiosis, is therefore controlled by the sequences of the 5 'region next to Sycp I gene. We can therefore conclude that either silencer elements not understood in the longest fragment tested (1950 bp) prevents: the expression of Sycpl in cells somatic in vivo, ie germline specificity; depends on a system of lost signal in somatic cells in culture.
Specific expression in the testes of transgenic sais to Four different fragments of the Sycp 1 promoter were tested for their ability to direct reporter gene expression in mice transgenic ([-1848 / + 102], (-722 / + 102], [-260 / + 102] and [-54 / + 1t72]).
The three longest promoter fragments were tested on the basis of expression of the lacZ gene. Knowing that the low level of expression by the fragment [
1s 54 / + 102] and that the background noise of the activity (3-galactosidase in the extracts from testis is relatively high (Shaper et al. 1594) luciferase has been used in this case as rapporteur. By comparison, the expression of luciferase was tested in parallel for the fragment [260 / + 102]. The results, presented in Table 2 below, demonstrate that in each case at least two family gods express the transgene 20 exclusively in the testicles. This has been observed even for mice who wears it shorter Sycpl sequence [-54 / + 102].
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WO 00/12742 PC'f / FR99 / 02053 However, the level of expression is higher. low in families [-54 / + 102], this which implies that the sequence extending to nucleotide -54 exerts a effect in vivo enhancer, as is the case in cell lines somatic s transfected.
This quantitative effect was evaluated by comparing the enzymatic activities in the testicles of mice carrying the luciff reporter; shaved controlled by either the promoter [-541 + 102], or by the promoter [-260 / + 102] of S ~ ycpl. The latter showed way io constant a level of activity 10 to 100 times higher (Figure 7).
Expression during meiosis in adult testes.
The specific expression of ~ i-galactosidase in the testes has been confirmed 15 by X-gal staining of several organs. To identify the types cell phones expressing the transgenes, the activity (3-galactosidase in located in testicle sections.
The positive X-gal cells of animals [-260 / + 102] lacZ correspond to the 2o second layer of germ cells located at the periphery of the tubules.
An over-hematoxylin staining confirmed that lacZ positive cells make part of spermatocytes in the ITi-IV pachytene stage of the seminiferous epithelium cycle (Clermont et al. 1972). At the early zygotene and pachytene stage, more low expression (3-galactosidase could be detected in some sections. None coloring 25 cells were not observed in the post-media compartment of tubules nor for early and diplotene zygatin spermatocytes.
Endogenous expression of the Sycpl gene is absent or very weak during these stages (Figure 8). These results indicate that the sequences involved in induction 30 or the suppression of the expression of Sycp1 are localized among the fragments of preamotor analyzed.
In order to determine whether the part of the Sycpl promoter (+1 to +102) present in these fragments play a role in establishing the expression profile of Genoa rapporteurs, two additional transgenic families were generated by s microinjection of recombinant DNA deleted from these fragments, but retaining the initiator of the Sycpl transcription with the upstream sequences up to nucleotide -260. The enzymatic experiments demonstrate that the specificity and the level of expression of the promoter [-260 / + 5] are comparable to those of the promoter [-260 / + 102] in transfected cells (Figure 6) and in animals transgenic (Figures 9 and 10, compared to Figure S).
Regulation during development in prepubertal mice.
The expression of reporter genes in immature animals was measured to demonstrate that the expression of an E; st transgene is identical to that of the gene Sycp 1 endogenous. The first wave of meiosis in the juvenile testes is synchronous with the appearance of the first meiotic cells, leptotene spermatocytes, around 10 days after birth.
The first pachytenic cells appeared on the 14th day and the raw haploid cells after three weeks (Bellvé e, t al. 1977). We have analyzed the transgenic families [-260 / + I02] lacZ, [-260 / + 102] luc, [-260 / + S] luc, and [-54 / + 102) luc.
In situ analysis (Figure 8) detected the expression of ~ 3-galactosidase 2s in primary spermatocytes for mice [-260 / + i02] lacZ in the 13th and lTh day after birth, but not on the 8th "day. On the 10th" day, the expression was detected only on certain mice, and in cases where the result is positive, she was observed only in some tubules. These results have been confirmed by measures performed on transgenic mice [-260 / + 102] luc. No expression of luciferase 3o was not detected before 10 '"' th day after birth.
In the mice [-54 / + 102] luc and [-260 / + Sjjluc, the time profile of the activity of the luciferase is the same, is identical to that of the endogenous gene (Sage and al. 1997).
All of these results led to the conclusion that a fragment of 59 bp (-54 / + 5) of the promoter Sycpl, covers an initiator sequence of 7 bp and a fragment immediately upstream of 52 bp which is sufficient to direct the expression of a transgene at the start of the first meiotic division in the male gonads.
None of the transgenes that are expressed in the testes are transcribed in lo (ovary.
In mammals, female gametogenesis takes place during development embryonic and is arrested before birth at the dictyotene stage. When prophase of the first meiotic division, the synaptonérnal complex is morphologically is identical to that of spermatogenic cells (Dietrich et al. 1983, Scherthan et al.
1996); and is more visible at the pachytene stage (Dietrich et al. 1992). We .
observe this phenomenon in the fetal ovary during SI ~ '"e and I7è"' ~ days embryonic (E15 and E17). Immunolocation experiments performed on cryosections with a antibody to the rat SCP1 protein (IVieuwissen et al. 1992;
Dietrich et al.
20 1992) detected the SCPI protein (encoded by Sycpl) in ovaries of the E16 and E17 mice. We then analyzed the expression in the ovaries of Genoa rapporteurs expressed by various transgenic families during meiosis male. Nor the in situ detection of ~ -galactosidase; nor the I; a luciferase plus test sensitive only allowed detect expression of the transgene.
25 RT-PCR experiments carried out with the RNA of the E16 ovaries of [-1848 / + 102] lacZ and E17 ovaries of [26I / + 102] IacZ transgenic mice have not allowed to detect the transcripts merged between Sycpl's first exon and the sequence lacZ; while the expression of the endogenous gene has been detected in the same samples (Figure 11).
WO 0 (t / I2742 PCT / FR99 / 02053 One possible explanation for the absence ~ of the expression is (use of a alternative Sycpl promoter in the female germ line, as was shown for the case of the DNA methyltransferase gene (~ viertineit et al. 1998).
To confirm this hypothesis, an used the 5 'RACE technique to determine the initiation site of Sycpl transcription in cells meiotics from the ovaries E16. Twelve clones containing the longest fragments cDNA
among 48 clones analyzed, were sequenced. These sequences indicate clearly that the transcription of cell transcription initiation site germinal 1o female is identical to that previously defined in cells germinal males. he appears as well as the signals which assure the temporal expression and spatial of the gene Sycpl during male meiosis are not sui ~ 'rsants for its expression in the female.
Somatic maintenance of fla ~ xed sequences in male tissues t5 transgenic Sycp1-Cre / LoxP.
Four independent transgenic families carrying the transgene have been established Sycpl-Cre. No difference in the properties of these families having been noted, we randomly chose a family for the rest; studies. The results obtained have 20 demonstrated that the stably maintained transgene was not transcribed that in testicles.
Double transgenic lines, which. maintain Sycp1-Cre with a floxed transgene were obtained by crossing a Sycpl-Cre mouse with a mouse whose 25 its genome carries a floxed transgene. Techniques for integrating a floxed transgene in the genome of a mammal are notably described in Kuhn and Schwenk, 1997, Galli-Taliadoros et al. 1995; and Feil et al. 1996. In this case, two target sites have created by microinjection inside the new fertilized cloned DNA
: a tandem repetition of a sequence (3geo flanked; e from LoxP site (Friedrich and Soriano, 30 1991) and a tandem insertion with a low number of copies (less than two copies) of a active promoter (LoxP-Pgkl). A third target site corresponds to the allele Itxrcc ° ~ 2 ~~ L ~
(Feil et al. 1996), into which a LoxP-tk-neo-LoxP cassette has been inserted through homologous recombination in the 8th intron of Rxra. In males carrying of LoxP-J3geo and LoxP-Pkgl transgenes, "Southern blot" hybridization indicates a stability total of these loti in the somatic organs.
A more detailed analysis carried out on Sycpl animals-Rxra ° '~ Zt ~' L ~ a shown that part of the males (2 out of 8 tested) maintain in their DNA
somatic both recombinant and intact floxidized sequences: This observation is agree with the results of the studies on the Sycpl promoter mentioned above.
So the 1o structure of floxed transgenes established at birth remains stable in all somatic organs, even with regard to senescent males. Animals chimeras have been ruled out and further studies have been conducted with males in which the sensitive PCR test did not detect a recombination somatic.
The modified floxed sequences were only detected in each case in the ls testes and in sperm DNA.
Deletion of floxed lochs during yar transmission in Sycpl-Cre / LoxP males.
In the offspring of crosses between double transgenic animals 2o with non-transgenic partners, excision of sequences interveners have always observed when the floxed locus was transmitted by males Sycpl-Cre / LoxP, while the same lots were completely stable when they been transmitted maternally. These results are shown in Figure 12 for the offspring of a wild type female with heterozygous male for floxed allele Rxra ° '°' ~~~~ '~ and 25 hemizygote paur ie transgene Sycpl-Cre. PCR amplification of DNA
extract from the father's tail (column 1) did not detect the presence of floxed sequences (fragment called "tkneo"). None of the nine babies (column; s 2 to IO) have this fragment. This result actually corresponds to two separate situations 30 - Two babies (columns 4 and 10) received the all ~; the wild Rxroc from the father (identified by the characteristic amplification of the product ("Rxra").
- The other babies inherited the Rxra ° allele '''~~ LNL ~ for which tk- sequences neo were excised.
Amplification with the two primers RXI ~ I and RXR2 generated a wider characteristic fragment of the recombined locus ("Rxra ° '°' F2 ~ L ~.
Excision has been noted regardless of the presence (columns 2, 6, .B, 9) or the absence (columns 3, 4, 5, 7,
10) du transgène Sycpl-Cre.
Des résultats similaires ont été obtenus pour le transgène multimérique (3-geo-LoxP et le transgène Pgkl-LoxP (figure 13). L'excision dans ce cas est mise en évidence par Ia lo disparition des bandes qui correspondent sur les "~Southern Mots" aux fragments internes prédits à partir de la séquence du transgène ("in"), alors que ies fragments des jonctions avec les séquences endogènes ("j") ont été, dans tous les cas, maintenues.
Chez les parents mâles, les séquences floxées n'ont pas été modifiées (colonnes 1, 2, 8, figure i4), à l'exception de l'ADN des testicules (colonnes 3 et 9).
is Mise en oeuvre du procédé selon l'invention avec le promoteur Tcn-IObt:
Dans le cadre de I'inventian, le promoteur de l'un des gènes du locus t Tcp-l0bt a également été utilisé pour diriger l'expre;ssion de la recombinase Cre dans les 2o cellules germinales mâles. L'homme du métier a accès à toutes les informations nécessaires dans Ewunolu et al., Development, 1993 117 :89-95 sur la caractérisation du promoteur Tcp-lObt dans les souris transgéniques. L'analyse de l'expression de gènes rapporteurs (par exemple le gène codant pour la (3-galactosidase) a permis de conclure que ce promoteur permet de marquer la population de cellules germinales en phase 25 tardive de la méiose (Pachytène tardive au stade haploïde).
On a effectué une délétion ciblée de gi~nes floxés par le transgène Tcp-lObt-Cre. A cet effet, deux lignées indépendantes portant le transgène Tcp-lObt-Cre ont été
établies. On a d'abord examiné l'activité de l'en:ayme Cre dans trois types différents de 3o souris transgéniques « floxées ». Quelles que soient les constructions, un gène sans promoteur (~-geo), un promoteur non actif dans le testicule (pgk-I) en copies multiples ou la cassette tk-néo en copie unique introduite lpar recombinaison homologue dans le locus Rxroc, celles-ci restent complètement intaci:es dans les cellules germinales mâles (y compris dans les spermatozoïdes purifiés de l'épidydime).
Par contre, la majorité des descendants obtenus par ces mâles ont excisé le fragment s fioxé. L'analyse de la recombinaison dans les speirnatozoïdes purifiés et les descendants de ces mâles a montré la présence de l'enzyme Cre inactive dans ces cellules germinales par le fait que la recombinase Cre retrouve son activité à la suite de la décompaction de noyau du sperme dans l'oeuf fécondé de la souris ou dans un tube à essai par des procédés biochimiques.
1o Cette observation du maintien de la protéine Cre associée à la chromatine compactée du spermatozoïde, de son transfert au zygote, où elle est active dans le pronucleus mâle après fécondation, a ouvert la voie pour l'opération de l'insertion d'une séquence étrangère en un site LoxP génomique ;par simple microinjection dans l'oeuf fécondé. L'opération, relativement simple,, consiste à établir par croisement un mâle 15 portant deux transgènes. L'un est Tcp-lObt-Cre, le; second est au minimum un site LoxP
en un locus chromosomique (si le locus contient cieux séquences LoxP, la région floxée sera éliminée lors de la décompaction, ramenant an cas d'un site unique).
L'enzyme Cre ne sera synthétisée que dans le stade tardif de la nnéiose, mais sera présente dans toutes les cellules haploïdes, le gène Cre lui-même n'étant hérité que par 50 % des gamètes.
2o La présence dans le noyau du spermatozoïde, et clone dans le pronucleus de l'embryon au stade 1 d'un site LoxP chromosomique et de la recombinase active, permet l'intégration ciblée d'un ADN exogène portant un site LoxP introduit par microinjection. L'eWcacité de cette intégration a été mesurée avec deux combinaisons différentes d'insert et de locus receveur : intégration d'un promoteur (pgkl) en amont 25 d'une séquence codante IacZ du promoteur de c-myc en amont des mêmes séquences.
Dans les deux cas, l'e~cacité d'intégration au site ciblé a été égale ou supérieure à SO
des naissances.
Exemple 1 : Culture cellulaire et expériences de transfection.
La lignée cellulaire BALB/3T3 (clone A31 American Type Culture Collection n°CCL-163) et a été transfectées avec 2 p,g du promoteur chimère avec 0,1 p,g d'une construction CMV-lacZ Contrôle, en utilisant la méthode de la co-précipitation au phosphate de calcium {Sambrook et al. 1989). 2: x 104 cellules ont été
inoculées par boîte de 35 mm. Les tests enzymatiques ont été ré~~lisés deux jours après la transfection.
Exemple 2 : Microinjection et analyse des souris transgéniques.
Les souris transgéniques ont été générées par microinjection d'un ADN
plasmidique à l'intérieur des neufs fertilisés selon les techniques couramment utilisées par l'homme du métier (Hogan et al. 1986). La, vérification des animaux trangéniques a été réalisée par Southern et/ou Analyse dot bloc de l'extrémité de l'ADN
(Sambrook et aI. 1989). Toutes les familles transgéniques ont été générées et maintenues dans un amère-plan génétique C57BL/6xDBAl2 F1.
Exemple 3 : Isolation des clones gënomiques de rats Les clones génomiques de rats ont étE; isolés par criblage d'une banque génomique (Sambrook et al. 1989) dans un vecteur lambda DASH {stratagène) avec une amorce d'ADNc de rat (Meuwissen et al. 1992).
2o Exempie 4 : Analyse de la séquence Le séquençage de l'ADN a été réalisé en utilisant le kit Sequenase TI
(Amersham). Le programme informatique FAST,A du Genetic Computer Group a été
utilisé poux les comparaisons de séquences dans des banques de données. Les numéros d'accession dans les bases de donnëes Genbanl{ et EMBL pour les séquences du promoteur chez le rat et la souris sont respectivemE:nt AF020295 et AF020296.
Exemple 5 : Construction plasmidique Tous les fragments du promoteur Sycpl proviennent d'un clone génomique contenant l2Kb de séquences en amont du site d'initiation de la transcription de Sycp l {figure 5) {Sage et al. 1997). A leur extrémité 3', tous les fragments testés du promoteur (à (exception d'un fragment, voir infra) s'étendent au site SacII qui se situe dans le premier exon à la position +102 (Sage et al. 1(95). La coupure du clone génomique avec BamHI et SacII a conduit à un fragment d~e 2Kb qui a ensuite été traité
avec le fragment Klenow de (ADN polymèrase {Biolabs) et inséré au site EcoRV dans le vecteur pBluscript KS (-) (stratagème). Un fragment EcoRl-Xhol de 1950 pb a ensuite été subcloné dans le plasmique pnass[3 (clontech, numéro d'accession U02433) portant le gène rapporteur lacZ ([-1848/+102] IacZ pla.smide). ~n d'obtenir des chimères comprenant de plus courtes séquences génomiques, des amplifications PCR ont été
réalisées en utilisant des oligonucléotides internes de 18 bp amorce 5' en conjonction lo avec (amorce T3 sur le même fragment BamHI-SacII subscloné dans pBluescript. Les fragments PCR ont été clonés dans le vecteur pBluescript KS(-), vérifié par séquençage et transféré dans les sites EcoRI-Xhol du plasmi~.de pnass~3. Les mêmes fragments du promoteur ont ensuite été transférés devant le gène rapporteur luciférase dans le plasmide pXP 1 {Lee et al. 1994} (ces plasmides portent les mêmes noms que is précédemment avec "luc" à la place de "IacZ". Un plasmide supplémentaire a été
construit avec les séquences 5' en amont entre les positions -260 et +5. Un fragment PCR a été amplifié avec la même amorce 5' utilisée pour le chimère [-260/+102) lacZ, l'autre amorce couvre le site d'initiation de transcription de Sycpl {position +5/-15). Ce fragment de 275 bp a été subcloné dans pXPl pour former le plasmide [-260/+5]Iuc.
Exemple 6 : Isolation de 1'ARN et analyse L'ARN total a été préparé selon la méthode isothïocyanate (Chomezynski et al.
1987). Des échantillons d'ARN du contrôle et de souris Myb'~~A ont été
utilisés (Toscani et al. 1997}. Des ovaires foetaux provenant d'une fèmelle enceinte ont été
rassemblés, et afin de s'assurer que les préparations ARN sont comparables, la même quantité
de testicule et de foie a été utilisée. L'ARN totale a été traitée avec DNaseI
(Boehringer), puis extrait au phénol et précipité à l'éthanol. 2 p,g d'ARN a été reverse transcrit et amplifié en utilisant le kit Titan de Boringer. lin ce qui concerne les réactions de contrôle, l'ARN a été prétraité avec la RnaseA. Les séquences des amorces utilisées pour détecter les transcrits Sycpl correspondent aux positions I15-135 et 495-475 dans l'ADNc {Sage et al. 1995}, conduisant à un produit de 380 pb de long. Les WO 00/12742 PCT/F'R99/02053 oligonucléotides utilisés pour détecter les transcri~pts de fusion entre eux Sycpl et lacZ
se trouve à la position SO-68 dans fADNc de Sycpl et à position 444-425 dans le rapporteur IacZ du plasmide pnass(3. Les conditions des cycles PCR ont été 30 secondes à 94° C, une minute à SS° C et 30 secondes à 72° C
pendant 32 cycles. Les produits de 5 cette réaction ont été hybridés avec une sonde interne (position 245-26S
dans l'ADNc Sycpl et 358-378 dans 1e plasmide pnassj3. Les fi~agments d'ADNc Sycpl-lacZ
ont été
subclonés dans pBluescript et séquençés afin de confirmer le correct épissage de l'intron SV40.
La détermination de (extrémité S' du gène Sycpl dans les oocytes a été
réalisée en lo utilisant le kit S' RACE de B~oehringer en suivant la procédure précédemment décrite dans Sage et al. 1997.
Exemple 7 : Test de l'activité des gènes ràpportc:urs I5 L'activité ~i galactosidase a été testée sur des extraits de tissus en utilisant le substrat Galacton tel que décrit dans Shaper et al. 1994. La détermination in situ a été
effectuée en utilisant une procédure alternative à la cryosection, ce qui a permis une meilleure conservation de la structure de l'épithélium seminifère. L'albuginea a été
enlevée et le tissu a été soigneusement étendu avec l'aide de forceps afin de faciliter la 2o pénétration de X-gal. Une fixation dans 2% de paraformaldéhyde pendant une heure à
4°C précède une incubation pendant 16 heures à température ambiante dans 0,2% de X-gal. Aprés la coloration, les testicules ont été post-iExés pendant 24 heures dans 10% de paraformaldéhyde et (inclusion a été réalisée dans la « Leica Historesin » en suivant les instructions du fabricant (Leica Instruments). Des sections de 5 p,m d'épaisseur ont été
25 sur-colorées avec l'hématoxyline Harris. L'activité luciférase a été
mesurée à l'aide du "Luciferase Asay System" (Promega) selon ies instmctions du fabricant.
Exemple 8 : ImmunolocaIisation de la protéine f~CPl de la souris 3o La cryosection de 8 p.m d'épaisseur de testicules embryonnaires àgées de 15 ou 16 jours {E15 ou E16) ont été incubés avec des anticorps polyclanals dirigés contre la protéine du rat comme précédemment décrit dans Meuwissen et al.
WO OO/I2~42 PCT/FR99/02053 Exemples 9 : Constructions des plasmides et production des souris transgéniques.
Le plasmide Sycp 1-Cre a été construü; en deux étapes. Un fragment du promoteur [-722/+102) du gène Sycp 1 s'étendant; de -722 à +I02 relativement au site d'initiation de la transcription (Sage et al. 1997, voir supra) a été
transféré dans le plasmide pBluescript KS {Stratagène) entre les sites EcoRI et Xhol. La séquence codante pour la recombinase Cre {Numéro d'acceasion Genebank X03453) et un signal de polyadénylation a été ensuite inséré dans le premier plasmide digéré avec les 1o enzymes de restriction SaII et KpnI. Dans le plasmide p~igeo-LoxP
(Friedrich et Soriano 1991), le gène de fusion ~igeo a été intégré entre deux sites sites LoxP. Ce plasmide a été construit en insérant un fragment HindIII-l3amHI correspondant à la séquence codante provenant du plasmide p(3geo à l'inté:rieur des sites HindiI-BamHI
d'un plasmide pBS 112 contenant deux sites LoxP (lFriedrich et Soriano 1991 ). Dans le plasmide pPGK-LoxP, le promoteur du géne Pgkl de la souris (Numéro d'accession Genebank M18735)est inséré entre deux sites LoxP. Ce plasmide a été construit en insérant le promoteur de Pgkl à l'intérieur des sites HindIII-BamHI de pBS112.
Exemples 10 : Les souris transgéniques Les souris transgéniques ont été obtenu~,es par microinjection des chimères linéarisés par PwI à l'intérieur des neufs fertilisés selon les techniques bien connues de l'homme du métier (Hogan et al. 1986). L'ADN a été purifié sur des colonnes Qiagen en respectant les instructions du fabriquant puis linéarisé, et suspendu à une concentration de 5 ng/~.l dans de l'eau stérile avant microinjection. La vérification des animaux transgéniques a été réalisée par Southern et/ou analyse dot blot de l'ADN
extrait de la queue des souris. Toutes les familles transgéniques ont été générées et maintenues dans un arrière fond génétique C57BL/6 x DBA/2 F I . Le mutant I~croc°~2tLNL~ possède une cassette LoxP-tk-neo-LoxP, inséré par recombinaison homologue a l'intérieur du genre 3o intron du gène Rxroc {Feil et al. 1996).
WO 00!82742 PCT/FR99102053 Exempte 11 : Expression des transgènes Cre Le niveau des ARNm de Cre a été estimé par analyse reverse transcriptase {RT-PCR). L'isolation de l'ARN à partïr du cerveau d.u foie du rein et des testicules a été
réalisée en utilisant une extraction par phénol aci~.dique. Les préparations d'ARN total ont été traitées par la DNaseI (purifiées de toute; RNase résiduelle) et l'ADNc a été
synthétisé pendant 30 minutes à 50°C en utilisant 50 UI de la reverse transcriptase du virus murin de Maloney de la leucémie (Boehringer Mannheim) en utilisant 1 p,g d'ARN comme matrice. ll a ensuite été amplifié pendant 35 cycles de PCR en utilisant les amorces Crel (5'-TGA TGG ACA TGT TCA (iGG ATC-3') (SEQ ID n°4) et Cre2 (S'- CAG CCA CCA GCT TGC ATG A-3') (SEQ ID n°S) constituant un fragment de fADNc de Cre de 865 pb.
Exemple 12 : Génotypage de la souris L'extrémité de l'ADN de la souris a été préparée comme décrit dans Hogan et al.
1986 et analysée par hybridation slot blot en utilisant une série de sonde. La sonde Cre peut être obtenue par amplification PCR de tout plasmide qui contient Ia phase ouverte de lecture complète pour la protéine Cre en utilisant les amorces Crel et Cre2. Tous ces 2o fragments ont été purifiés deux fois sur gel d'agarase. Des sondes peuvent également être préparés à partir des séquences du transgène « floxé ».
Exemple 13 : Détection de l'excision induite par Cre 2s L'analyse Southern blot a été réalisée selon les techniques bien connues de l'homme de l'art (Sambrook et ai, 1989). L'ADN a été digéré pendant la nuit avec ies enzymes de restriction indiqués supra (dix fois en e~s:cès). Les fragments d'ADN ont été
ensuite soumis à électrophorèse et transférés sur nitroceIlulose. Les hybridation ont été
réalisées en utilisant les plasmides pSA~igeo ou pPK:(3geobpa radiomarqués (Soriano et 3o al, 1991 ). En plus des "transgènes floxés", les séquences du plasmide pBr322 présentes dans ces chimères permettent la détection du transgér~e Cre.
L'analyse des souris double transgéniques portant; le vecteur d'expression Cre et l'allèle Rxra°~~L~ a été réalisée par amplification PCR. telle que décrite dans Feil et al. 199b.
En ce qui concerne la détection de l'allèle Rxra°'u~t~L~, les séquences tlçneo floxées ont été amplifiées en utilisant les amorces S' et 3', 5'- i ifiT TCT CCG GCC GCT
TGG GT
3' (SEQ ff~ n°6) et 5'- GGA GGC GAT GC(J CTG CGA AT-3' (SEQ ID
n°7), respectivement. Pour ce qui est de la détection du transgène Cre, les amorces Crel et Cre2 ont été utilisées. La visualisation de l'excision du marqueur tkneo floxé
de l'allèle cible Rxra°~~L~ a été utilisée en utilisant les amorces RXRl (5'- CCA
GGA GCC
TCC TTT CTC CA-3') (SEQ ID n°8} et RXR2 (;5'- CCT GCT CTA CCT GGT
GAC
1o TT-3') (SEQ ID n°9). Ces amorces ont amplifié un fragment de 156 bp à partir de l'allèle Rxra de type sauvage et un fragment de a 90 bp à partir de l'allèle recombiné
Rxra°'~~~. Les produits amplifiés ont été analysé;; par électrophorèse sur gel d'agarose à 2%.
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L=sxE DE s~QvEN~cEs ( ~: ) INFORM~rxioNS GE ~ ~ s (i) DEPOSANT:
{A) NOM: INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA
RECHERCHE MEDICALE (INSERM) (B) RUE: 101, RUE DE TOLBIAC
(C) VILLE: PARIS
(E) PAYS: FRANCE
(F) CODE POSTAL: 75654 CEDEX 13 (ü) TITRE DE L'INVENTION: PROCEDE POUR REMODELER LE GENOME D'UN ANIMAL
PAR TRANSFERT ZYGOTIQUE D'UNE RECOP~IBINASE DE SITE
SPECIFIQUE
(i ü ) NOMBRE DE SEQUENCES: 9 (iv) FORME DECHIFFRABLE PAR ORDINATEUR:
(A) TYPE DE SUPPORT: Floppy disk (B) ORDINATEUR: IBM PC compatible (C) SYSTEME D' EXPLOITATION: PC-DOS/NIS-DOS
(D) LOGICIEL: PatentIn Release #1.0, Version #1.30 (OEB) (2} INFORMATIONS POUR LA SEQ ID NO: 1:
{i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 392 paires de bases (B) TYPE: nucléotide fC) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire {ü) TYPE DE MOLECULE: ADNc (ix) CARACTERISTIQUE:
NOM/CLE: -260/+5 souris {xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 1:
CATCCACATG AAACACTCTA TAACACGCAC CAGAACATAA TAAP~TACAGC CTTGAAAAGG 60 CCAGCATCCT CCGACAATTT TGAGCGCAGA CTTGGTAGAG AACC:CGGCAC GTGGAAGGAA 180 WU 00i12~42 PCT/FR99/02053 (2) INFORMATIONS POUR LA SEQ ID NO: 2:
(i} CARACTÉRISTIQUES DE LA SÉQUENCE:
{A) LONGUEUR: 392 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire (ü) TYPE DE MOLÉCULE: ADNc (ix) CARACTÉRISTIQUE:
NOM/CLE: -316/+5 rat (xi) DESCRIPTION DE LA SÉQUENCE: SEQ ID NO: 2:
CATTCACACG AAATACTCAA TAACACAAAC CAGAAAGTAA TAPvATCATTR 60 AFIAAAGAAA
GAAGGAAAGA AA.TGAGACTC CTTTARATGG CTATAAGCCA ATGTGATAGT 120 TGGACGTTAA
GGTTGTGAGC GCCTCAGCTC TTTTGTCTGA GCACCAGCCA GGAAAGCTTT 1$0 CCCAGAGTCC
GGGAAGGGAA
ATTTAGCCAG
(2) INFORMATIONS POUR LA SEQ ID NO: 3:
(i) CARäCTERISTIQUES DE LA SÉQUENCE:
(A} LONGUEUR: 186 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire (ü) TYPE DE MOLÉCULE: ADNc (ix) CARACTERTSTIQUE:
NOM/CLE: -54/+5 souris (xi.) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO~: 3:
(2) INFORMATIONS 80UR LA SEQ ID NO: 4:
(i) CARACTERiSTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 21 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire (ü) TYPE DE MOLÉCULE: ADNc (ix) CARACTÉRISTIQUE:
NOM/CLE: amorce Crel (xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCÉ: SEQ ID N0: 4:
(2) INFORMATIONS POi7R LA SEQ ID N0: 5:
(i) CARACTÉRISTIQUES DE LA SÉQUENCE:
(A) LONGUEUR: 19 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire (ü) TYPE DE MOLÉCULE: ADNc (ix) CARACTÉRISTIQUE:
NOM/CLE: amorce Cre2 (xi) DESCRIPTION DE LA SÉQUENCE: SEQ ID N0: 5:
(2) INFORMATIONS POUR I~A SEQ ID NO: 6:
(i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 20 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linëaire (ü) TYPE DE MOLECULE: ADNc (ix) CARACTERISTIQUE:
NOM/CLE: amorce 5' (xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID N0: 6:
(2) INFORMATIONS POUR ?,Pr, SEQ ID NO: 7:
(i) CARACTERISTIøUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 20 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire (ü ) TYPE DE MOLÉCULE: ADNc (ix) CARACTÉRISTIQUE:
NONf/CLE: amorce 3' (xi) DESCRIPTION DE LA SÉQUENCE: SEQ ID NO: 7:
(2) INFORMATIONS POUR LA SEQ ID NO: 8:
(i) CARACTERISTTQUES DE LA SÉQUENCE:
(A) LONGUEUR: 20 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire (ü) TYPE DE MOLECULE: ADNc (xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 8:
CCAGGAGCCT CCTTTCTCCA
(ix) CARACTÉRISTIQUE:
NOM/CLE: amorce RXR1 (21 INE'ORMATIONS POUR LA SEQ ïD NO~ 9~
(i) CARACTÉRISTIQUES DE LA SÉQUENCE:
(A) LONGUEUR: 20 paires de bases (B) TYPE: nucléotide (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATTON: linéaire (ü) TYPE DE MOLÉCULE: ADNc (ix) CARP,CTERISTIQUE:
NOM/CLE: amorce RXR2 (xi) DESCRIPTION DE LA SÉQUENCE: SEQ Ib NO: 9:
CCTGCTCTAC CTGGTGACTT 10) of the Sycpl-Cre transgene.
Similar results were obtained for the multimeric transgene (3-geo-LoxP and the Pgkl-LoxP transgene (Figure 13). Excision in this case is highlighted by Ia lo disappearance of the bands which correspond on the "~ Southern Words" to internal fragments predicted from the transgene sequence ("in"), while the fragments junctions with the endogenous sequences ("j") were, in all cases, maintained.
At the male parents, the floxed sequences were not modified (columns 1, 2, 8, figure i4), with the exception of DNA from the testes (columns 3 and 9).
is Implementation of the method according to the invention with the promoter Tcn-IObt:
Within the framework of the inventian, the promoter of one of the genes of the Tcp- locus l0bt was also used to direct the expression of Cre recombinase in the 2o male germ cells. Those skilled in the art have access to all information necessary in Ewunolu et al., Development, 1993 117: 89-95 on the characterization of Tcp-lObt promoter in transgenic mice. Analysis of the expression of Genoa rapporteurs (for example the gene coding for (3-galactosidase) made it possible to conclude that this promoter makes it possible to mark the population of germ cells by phase 25 late meiosis (late pachytene haploid stage).
We carried out a targeted deletion of gi ~ nes floxed by the transcene Tcp-lObt-Cre. For this purpose, two independent lines carrying the transcene Tcp-lObt-Cre have been established. We first examined the activity of the en: ayme Cre in three types different from 3o "floxed" transgenic mice. Whatever the constructions, a gene without promoter (~ -geo), a promoter not active in the testis (pgk-I) in copies multiple or the tk-neo cassette in single copy introduced by homologous recombination in the Rxroc locus, these remain completely intact in the cells germinal male (including in sperm purified from epidydime).
On the other hand, the majority of the descendants obtained by these males excised the fragment s fioxé. Analysis of recombination in purified speirnatozoids and the descendants of these males showed the presence of the inactive Cre enzyme in these cells germinal by the fact that the Cre recombinase regains its activity following the decompaction of nucleus of sperm in the fertilized egg of the mouse or in a test tube by of biochemical processes.
1o This observation of the maintenance of the Cre protein associated with chromatin compacted from the sperm, from its transfer to the zygote, where it is active in the male pronucleus after fertilization, paved the way for the operation of the insertion of a foreign sequence at a genomic LoxP site; by simple microinjection into the egg fertilized. The relatively simple operation consists in establishing by crossing a male 15 carrying two transgenes. One is Tcp-lObt-Cre, le; second is minimum a LoxP site into a chromosomal locus (if the locus contains two LoxP sequences, the floxed region will be eliminated during the decompaction, bringing back to the case of a single site).
The Cre enzyme will only be synthesized in the late stage of nneiosis, but will be present in all haploid cells, the Cre gene itself being inherited by only 50% of gametes.
2o The presence in the nucleus of the spermatozoon, and clones in the pronucleus of the embryo in stage 1 of a chromosomal LoxP site and of the active recombinase, allows targeted integration of exogenous DNA carrying a LoxP site introduced by microinjection. The eWciency of this integration was measured with two combinations different insert and recipient locus: integration of a promoter (pgkl) upstream 25 of an IacZ coding sequence of the c-myc promoter upstream of the same sequences.
In both cases, the e ~ ciency of integration into the target site was equal or greater than SO
births.
Example 1: Cell culture and transfection experiments.
The BALB / 3T3 cell line (clone A31 American Type Culture Collection CCL-163) and was transfected with 2 µg of the chimeric promoter with 0.1 p, g of CMV-lacZ Control construction, using the co-precipitation method at calcium phosphate {Sambrook et al. 1989). 2: x 104 cells were inoculated by 35 mm box. The enzymatic tests were carried out two days after the transfection.
Example 2: Microinjection and analysis of transgenic mice.
Transgenic mice were generated by microinjection of DNA
inside the new fertilized according to commonly used techniques used by those skilled in the art (Hogan et al. 1986). The animal check foreigners a been performed by Southern and / or Dot block DNA endpoint analysis (Sambrook and have. 1989). All transgenic families have been generated and maintained in one bitter genetic background C57BL / 6xDBAl2 F1.
Example 3: Isolation of the Genomic Clones of Rats The genomic clones of rats were; isolated by bank screening genomics (Sambrook et al. 1989) in a lambda DASH vector (stratagene) with a rat cDNA primer (Meuwissen et al. 1992).
2o Example 4: Analysis of the sequence DNA sequencing was performed using the Sequenase TI kit (Amersham). The Genetic Computer Group's FAST, A computer program has been used for sequence comparisons in databases. The numbers of access to the Genbanl {and EMBL databases for the sequences of promoter in rats and mice are respectively: nt AF020295 and AF020296.
EXAMPLE 5 Plasmid Construction All fragments of the Sycpl promoter come from a genomic clone containing 12Kb of sequences upstream of the transcription initiation site from Sycp l {figure 5) {Sage et al. 1997). At their 3 'end, all the fragments tested from the promoter (with the exception of a fragment, see below) extend to the SacII site which is located in the first exon at position +102 (Sage et al. 1 (95). Cutting the clone genomics with BamHI and SacII led to a fragment of ~ e 2Kb which was then treated with the Klenow fragment of (DNA polymerase (Biolabs) and inserted at the EcoRV site in the vector pBluscript KS (-) (stratagem). A 1950 bp EcoRI-Xhol fragment a then been subcloned into the pnass plasma [3 (clontech, accession number U02433) wearing the lacZ reporter gene ([-1848 / + 102] IacZ pla.smide). ~ n to get chimeras comprising shorter genomic sequences, PCR amplifications were summer made using internal oligonucleotides of 18 bp 5 'primer in conjunction lo with (primer T3 on the same BamHI-SacII fragment subcloned in pBluescript. The PCR fragments were cloned into the vector pBluescript KS (-), verified by sequencing and transferred to the EcoRI-Xhol sites of plasmi ~ .de pnass ~ 3. The same fragments of promoter were then transferred to the luciferase reporter gene in the plasmid pXP 1 {Lee et al. 1994} (these plasmids have the same names as is previously with "luc" instead of "IacZ". An additional plasmid has summer constructed with the 5 'sequences upstream between positions -260 and +5. A
fragment PCR was amplified with the same 5 'primer used for the chimera [-260 / + 102) lacZ, the other primer covers the Sycpl transcription initiation site {position + 5 / -15). This 275 bp fragment was subcloned into pXPl to form the plasmid [-260 / + 5] Iuc.
EXAMPLE 6 Isolation of the RNA and Analysis Total RNA was prepared according to the isothiocyanate method (Chomezynski et al.
1987). Control RNA samples and Myb '~~ A mice were used (Toscani et al. 1997}. Fetal ovaries from a pregnant woman have been gathered, and to ensure that the RNA preparations are comparable, the same amount of testis and liver was used. Total RNA was treated with DNaseI
(Boehringer), then extracted with phenol and precipitated with ethanol. 2 p, g of RNA was reverse transcribed and amplified using Boringer's Titan kit. lin regarding reactions from control, the RNA was pretreated with RnaseA. The primer sequences used to detect Sycpl transcripts correspond to positions I15-135 and 495-475 in cDNA {Sage et al. 1995}, leading to a product 380 bp long. The WO 00/12742 PCT / F'R99 / 02053 oligonucleotides used to detect the fusion transcripts Sycpl and lacZ
is at position SO-68 in cDNA of Sycpl and at position 444-425 in the pnac plasmid reporter IacZ (3. PCR cycle conditions were 30 seconds at 94 ° C, one minute at SS ° C and 30 seconds at 72 ° C
for 32 cycles. The products of 5 this reaction was hybridized with an internal probe (position 245-26S
in the cDNA
Sycpl and 358-378 in the plasmid pnassj3. Sycpl-lacZ cDNA fi ~ agments have been subcloned in pBluescript and sequenced to confirm correct splicing intron SV40.
The determination of the S 'end of the Sycpl gene in oocytes was performed in lo using the B 'oehringer S' RACE kit following the procedure previously described in Sage et al. 1997.
EXAMPLE 7 Test of the Activity of the Reported Genes: Urs I5 The ~ i galactosidase activity was tested on tissue extracts in using the Galacton substrate as described in Shaper et al. 1994. The determination in situ was performed using an alternative procedure to cryosection, which has allowed a better conservation of the structure of the seminiferous epithelium. Albuginea has been removed and the tissue was carefully stretched with the help of forceps in order to facilitate the 2o penetration of X-gal. Fixation in 2% paraformaldehyde for one hour at 4 ° C precedes an incubation for 16 hours at room temperature in 0.2% of X-gal. After staining, the testes were postexed for 24 hours in 10% of paraformaldehyde and (inclusion was carried out in the "Leica Historesin" in following the manufacturer's instructions (Leica Instruments). 5 p, m sections thick were 25 over-stained with Harris hematoxylin. The luciferase activity was measured using "Luciferase Asay System" (Promega) according to the manufacturer's instructions.
EXAMPLE 8 ImmunolocaIization of the F ~ CPl Protein of the Mouse 3o The cryosection of 8 pm thick of embryonic testes aged 15 or 16 days (E15 or E16) were incubated with directed polyclan antibodies against the rat protein as previously described in Meuwissen et al.
WO OO / I2 ~ 42 PCT / FR99 / 02053 EXAMPLES 9 Construction of the Plasmids and Production of the Mice transgenic.
The plasmid Sycp 1-Cre was constructed; in two steps. A fragment of the promoter [-722 / + 102) of the extending Sycp 1 gene; from -722 to + I02 relatively to the site transcription initiation (Sage et al. 1997, see above) was transferred to the plasmid pBluescript KS (Stratagene) between the EcoRI and Xhol sites. The sequence coding for the Cre recombinase (Genebank Accession number X03453) and a signal polyadenylation was then inserted into the first plasmid digested with the 1o restriction enzymes SaII and KpnI. In the plasmid p ~ igeo-LoxP
(Friedrich and Soriano 1991), the ~ igeo fusion gene was integrated between two LoxP site sites. This plasmid a was constructed by inserting a HindIII-13amHI fragment corresponding to the sequence coding from plasmid p (3geo inside the HindiI-BamHI sites of a plasmid pBS 112 containing two LoxP sites (lFriedrich and Soriano 1991). In the plasmid pPGK-LoxP, the promoter of the mouse Pgkl gene (Accession number Genebank M18735) is inserted between two LoxP sites. This plasmid was constructed in inserting the Pgkl promoter inside the HindIII-BamHI sites of pBS112.
EXAMPLES 10 The Transgenic Mice Transgenic mice were obtained ~, es by microinjection of chimeras linearized by PwI inside the new fertilized using techniques well known to a person skilled in the art (Hogan et al. 1986). DNA was purified on columns Qiagen in respecting the manufacturer's instructions, then linearized, and suspended from a concentration 5 ng / ~ .l in sterile water before microinjection. Verification of animals transgenic was performed by Southern and / or dot blot analysis of DNA
extract from the tail of mice. All the transgenic families were generated and kept in a genetic background C57BL / 6 x DBA / 2 FI. The mutant I ~ croc ° ~ 2tLNL ~ has a LoxP-tk-neo-LoxP cassette, inserted by homologous recombination inside the kind 3o intron of the Rxroc gene {Feil et al. 1996).
WO 00! 82742 PCT / FR99102053 Example 11: Expression of Cre transgenes The level of Cre mRNA was estimated by reverse transcriptase analysis {RT-PCR). Isolation of RNA from the kidney liver brain and testicles was performed using phenol aci ~ .dique extraction. The preparations total RNA
were treated with DNaseI (purified of all; residual RNase) and cDNA has been synthesized for 30 minutes at 50 ° C using 50 IU of the reverse transcriptase of Murine Maloney Leukemia Virus (Boehringer Mannheim) using 1 p, g of RNA as a template. It was then amplified for 35 cycles of PCR in using the Crel primers (5'-TGA TGG ACA TGT TCA (iGG ATC-3 ') (SEQ ID No. 4) and Cre2 (S'- CAG CCA CCA GCT TGC ATG A-3 ') (SEQ ID n ° S) constituting a fragment of 865 bp Cre cDNA.
Example 12: Genotyping of the Mouse The end of the mouse DNA was prepared as described in Hogan and al.
1986 and analyzed by slot blot hybridization using a series of probes. The Cre probe can be obtained by PCR amplification of any plasmid which contains the phase opened complete reading for the Cre protein using the Crel primers and Cre2. All these 2o fragments were purified twice on agarase gel. Probes can also be prepared from the sequences of the "floxed" transgene.
Example 13: Detection of excision induced by Cre 2s The Southern blot analysis was carried out according to well known techniques of those skilled in the art (Sambrook et ai, 1989). DNA was digested overnight with ies restriction enzymes indicated above (ten times in e ~ s: ces). The fragments of DNA have been then subjected to electrophoresis and transferred to nitroceIlulose. The hybridization have been made using the plasmids pSA ~ igeo or pPK: (3geobpa radiolabelled (Soriano and 3o al, 1991). In addition to "floxed transgenes", the sequences of the plasmid pBr322 present in these chimeras allow the detection of transgér ~ e Cre.
Analysis of double transgenic mice carrying; the Cre expression vector and the allele Rxra ° ~~ L ~ was carried out by PCR amplification. as described in Feil et al. 199b.
With regard to the detection of the Rxra ° 'u ~ t ~ L ~ allele, the sequences floxed tlçneo have were amplified using primers S 'and 3', 5'- i ifiT TCT CCG GCC GCT
TGG GT
3 '(SEQ ff ~ n ° 6) and 5'- GGA GGC GAT GC (J CTG CGA AT-3' (SEQ ID
n ° 7), respectively. With regard to the detection of the Cre transgene, the primers Crel and Cre2 have been used. Visualization of excision of the floxed tkneo marker of the allele target Rxra ° ~~ L ~ was used using the primers RXRl (5'- CCA
GGA GCC
TCC TTT CTC CA-3 ') (SEQ ID n ° 8} and RXR2 (; 5'- CCT GCT CTA CCT GGT
GAC
1o TT-3 ') (SEQ ID n ° 9). These primers amplified a 156 bp fragment from the wild-type Rxra allele and a fragment of a 90 bp from the allele recombined Rxra ° '~~~. The amplified products have been analyzed; by electrophoresis on agarose gel at 2%.
RET'ERENCI ~ S
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(C) CITY: PARIS
(E) COUNTRY: FRANCE
(F) POSTAL CODE: 75654 CEDEX 13 (ü) TITLE OF THE INVENTION: METHOD FOR RESHAPING THE GENOME OF AN ANIMAL
BY ZYGOTIC TRANSFER OF A SITE RECOP ~ IBINASE
SPECIFIC
(i ü) NUMBER OF SEQUENCES: 9 (iv) COMPUTER-DETACHABLE FORM:
(A) TYPE OF SUPPORT: Floppy disk (B) COMPUTER: IBM PC compatible (C) OPERATING SYSTEM: PC-DOS / NIS-DOS
(D) SOFTWARE: PatentIn Release # 1.0, Version # 1.30 (EPO) (2} INFORMATION FOR SEQ ID NO: 1:
{i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 392 base pairs (B) TYPE: nucleotide fC) NUMBER OF STRANDS: simple (D) CONFIGURATION: linear {ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
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(i} CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
{A) LENGTH: 392 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CHARACTERISTIC:
NAME / KEY: -316 / + 5 rat (xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ ID NO: 2:
CATTCACACG AAATACTCAA TAACACAAAC CAGAAAGTAA TAPvATCATTR 60 AFIAAAGAAA
GAAGGAAAGA AA.TGAGACTC CTTTARATGG CTATAAGCCA ATGTGATAGT 120 TGGACGTTAA
GGTTGTGAGC GCCTCAGCTC TTTTGTCTGA GCACCAGCCA GGAAAGCTTT 1 $ 0 CCCAGAGTCC
GGGAAGGGAA
ATTTAGCCAG
(2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 3:
(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
(A} LENGTH: 186 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CHARACTERTSTIC:
NAME / KEY: -54 / + 5 mice (xi.) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ ID NO ~: 3:
(2) INFORMATION 80UR LA SEQ ID NO: 4:
(i) CHARACTERiSTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 21 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CHARACTERISTIC:
NAME / KEY: Crel primer (xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCED: SEQ ID N0: 4:
(2) INFORMATION FOR THE SEQ ID N0: 5:
(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 19 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CHARACTERISTIC:
NAME / KEY: Cre2 primer (xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ ID N0: 5:
(2) INFORMATION FOR I ~ A SEQ ID NO: 6:
(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 20 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CHARACTERISTIC:
NAME / KEY: 5 'primer (xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ ID N0: 6:
(2) INFORMATION FOR?, Pr, SEQ ID NO: 7:
(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 20 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CHARACTERISTIC:
NONf / KEY: 3 'primer (xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ ID NO: 7:
(2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 8:
(i) CHARACTERISTTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 20 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATION: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ ID NO: 8:
CCAGGAGCCT CCTTTCTCCA
(ix) CHARACTERISTIC:
NAME / KEY: primer RXR1 (21 INE'ORMATIONS FOR THE SEQ ïD NO ~ 9 ~
(i) CHARACTERISTICS OF THE SEQUENCE:
(A) LENGTH: 20 base pairs (B) TYPE: nucleotide (C) NUMBER OF STRANDS: single (D) CONFIGURATTON: linear (ü) TYPE OF MOLECULE: cDNA
(ix) CARP, CTERISTICS:
NAME / KEY: primer RXR2 (xi) DESCRIPTION OF THE SEQUENCE: SEQ Ib NO: 9:
CCTGCTCTAC CTGGTGACTT
Claims (31)
a) Expression d'une recombinase spécifique de site dans les cellules germinales d'un mâle portant au moins un site spécifique dans son génome, ladite recombinase restant associée à la chromatine des spermatozoïdes.
b) Fécondation des oocytes et transfert de la recombinase par lesdits spermatozoïdes.
c) Microinjection d'un ADN recombinant possèdant la structure « site spécifique-séquence étrangère » dans le pronucleus mâle après fécondation.
d) Insertion de ladite séquence étrangère au site spécifique dans le pronucleus mâle de l'embryon au stade 1 cellule, catalysée par la recombinase libérée lors de la décondensation de la chromatine du spermatozoïdes. 1. Method of inserting a foreign sequence into the genome of an animal including the following steps:
a) Expression of a site-specific recombinase in cells germline of a male carrying at least one specific site in its genome, said recombinase remaining associated with sperm chromatin.
b) Fertilization of the oocytes and transfer of the recombinase by said sperm.
c) Microinjection of a recombinant DNA possessing the "site" structure specific-foreign sequence" in the male pronucleus after fertilization.
d) Insertion of said sequence foreign to the specific site in the male pronucleus of the embryo at the 1-cell stage, catalyzed by the recombinase released during decondensation of sperm chromatin.
specific tissue(s).
et/ou un signal de polyadénylation. 4. Method according to one of claims 1 to 3 characterized in that said sequence foreign also comprises a splice acceptor (SA) element, a sequence IRES
and/or a polyadenylation signal.
a) Expression d'une recombinase spécifique de site dans les cellules germinales d'un mâte portant une structure « site spécifique-séquence X-site spécifique » dans son génome, ladite recombinase restant associée à la chromatine des spermatozoïdes.
b) Excision de la séquence X lors de la spermatogénèse par la recombinase.
c) Fécondation des oocytes et transfert de la recombinase par lesdits spermatozöides.
d) Microinjection d'un ADN recombinant possèdant la structure « site spécifique-séquence Y -site spécifique » dans le pronucleus mâle après fécondation.
e) Insertion de la séquence Y au site spécifique dans le génome de l'embryon au stade 1 cellule, catalysée par la recombinase libérée lors de la décondensation de la chromatine du spermatozoïde. 5. Method of replacing an X sequence with a Y sequence in the genome of one animal characterized in that it comprises the following stages:
a) Expression of a site-specific recombinase in cells germline of a mast bearing a “site specific-X sequence-specific site” structure in his genome, said recombinase remaining associated with the chromatin of sperm.
b) Excision of the X sequence during spermatogenesis by recombinase.
c) Fertilization of the oocytes and transfer of the recombinase by said spermatozoa.
d) Microinjection of a recombinant DNA possessing the "site" structure specific-Y-site-specific sequence” in the male pronucleus after fertilization.
e) Insertion of the Y sequence at the specific site in the genome of the embryo at the stadium 1 cell, catalyzed by the recombinase released during the decondensation of the sperm chromatin.
a) Expression de Cre dans les cellules germinales. mâles comportant dans leur génome au moins un site LoxP, ladite protéine restant associée à la chromatine des spermatozoïdes.
b) Fécondation des oocytes et transfert de la protéine par lesdits spermatozoïdes.
c) Libération de la protéine sous sa forme active lors de la décondensation de la chromatine après la fécondation. 8. Process for transferring Cre in its active form into an oocyte, characterized in that that it involves the following steps:
a) Expression of Cre in germ cells. males with in their genome at least one LoxP site, said protein remaining associated with the chromatin of sperm.
b) Fertilization of the oocytes and transfer of the protein by said sperm.
c) Release of the protein in its active form during the decondensation of the chromatin after fertilization.
ID
n°l. 13. Nucleotide Sequence to Efficiently Promote Expression of one gene of interest during the first meiotic phase of the spermatocytes of a mammal consisting of a sequence having at least 80% identity with the sequence SEQ
ID
No. l.
ID n°1 ou SEQ ID n°2. 14. Nucleotide sequence according to claim 13 which consists of the SEQ sequence ID #1 or SEQ ID #2.
une séquence codante pour un gène d'intérêt. 15. Nucleotide sequence according to one of claims 13 or 14 fused to a coding sequence for a gene of interest.
n°1 fusionnée à la séquence codante pour ladite recombinase. 16. Nucleotide sequence allowing the expression of a recombinase specific of site during the first meiotic phase of mammalian spermatocytes comprising a sequence having at least 80% identity with the sequence SEQ ID
#1 fused to the coding sequence for said recombinase.
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