CZ2015764A3 - An expression system and the method of expression of proteins in plants - Google Patents

An expression system and the method of expression of proteins in plants Download PDF

Info

Publication number
CZ2015764A3
CZ2015764A3 CZ2015-764A CZ2015764A CZ2015764A3 CZ 2015764 A3 CZ2015764 A3 CZ 2015764A3 CZ 2015764 A CZ2015764 A CZ 2015764A CZ 2015764 A3 CZ2015764 A3 CZ 2015764A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
expression
tobamovirus
ntr
gene
cassette
Prior art date
Application number
CZ2015-764A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ308137B6 (en
Inventor
Tomáš Moravec
Oldřich Navrátil
Noemi Čeřovská
Helena Plchová
Petr Vaculík
Jana Okleštková
Original Assignee
Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i. filed Critical Ústav experimentální botaniky AV ČR, v. v. i.
Priority to CZ2015-764A priority Critical patent/CZ308137B6/en
Publication of CZ2015764A3 publication Critical patent/CZ2015764A3/en
Publication of CZ308137B6 publication Critical patent/CZ308137B6/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • C12N15/743Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for Agrobacterium; Rhizobium; Bradyrhizobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8202Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
    • C12N15/8205Agrobacterium mediated transformation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8206Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by physical or chemical, i.e. non-biological, means, e.g. electroporation, PEG mediated
    • C12N15/8207Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by physical or chemical, i.e. non-biological, means, e.g. electroporation, PEG mediated by mechanical means, e.g. microinjection, particle bombardment, silicon whiskers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8257Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits for the production of primary gene products, e.g. pharmaceutical products, interferon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2510/00Genetically modified cells
    • C12N2510/02Cells for production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2770/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses positive-sense
    • C12N2770/00011Details
    • C12N2770/00041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2770/00043Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2770/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses positive-sense
    • C12N2770/00011Details
    • C12N2770/00041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2770/00044Chimeric viral vector comprising heterologous viral elements for production of another viral vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2770/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses positive-sense
    • C12N2770/00011Details
    • C12N2770/38011Tombusviridae
    • C12N2770/38041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2770/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses positive-sense
    • C12N2770/00011Details
    • C12N2770/38011Tombusviridae
    • C12N2770/38041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2770/38043Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2770/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses positive-sense
    • C12N2770/00011Details
    • C12N2770/38011Tombusviridae
    • C12N2770/38041Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2770/38044Chimeric viral vector comprising heterologous viral elements for production of another viral vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2799/00Uses of viruses
    • C12N2799/02Uses of viruses as vector
    • C12N2799/021Uses of viruses as vector for the expression of a heterologous nucleic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2820/00Vectors comprising a special origin of replication system
    • C12N2820/60Vectors comprising a special origin of replication system from viruses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2840/00Vectors comprising a special translation-regulating system
    • C12N2840/60Vectors comprising a special translation-regulating system from viruses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Řešení poskytuje expresní systém pro biologicky bezpečnou expresí alespoň jednoho rekombinovaného proteinu v rostlinách, který obsahuje a) expresní kazetu pro produkci RNA dependentní RNA polymerázu tobamoviru, přičemž kódující oblast genu RdRp není ohraničena autentickými 5ʻ a 3ʻ NTR oblastmi pocházejícími ze stejného viru jako RdRp, ale NTR oblastmi z jiného viru nebo rostlinného genu; b) expresní kazetu pro produkci represoru genového silencingu P19 z tombusviru; a c) alespoň jednu produkční kazetu pro produkci mRNA obsahující následující elementy v uvedeném pořadí; 5ʻNTR tobamoviru, subgenomový promotor obalového proteinu tobamoviru, alespoň jeden gen kódující rekombinantní protein, který má být v rostlině exprimován, 3ʻNTR tobamoviru a ribozym pro správné sestřižení mRNA na konci 3ʻNTR tobamoviru.The solution provides an expression system for the biologically safe expression of at least one recombinant protein in plants, comprising a) an expression cassette for producing an RNA dependent RNA polymerase of tobamovirus, wherein the coding region of the RdRp gene is not flanked by authentic 5 ' and 3 ' NTR regions derived from the same virus as RdRp, but NTR regions from another virus or plant gene; b) an expression cassette for producing P19 gene silent repressor from tombusvirus; and c) at least one production cassette for producing mRNA comprising the following elements, respectively; Tobamovirus 5, a subgenomic promoter of the tobamovirus coat protein, at least one gene encoding the recombinant protein to be expressed in the plant, 3NTR tobamovirus, and a ribozyme for proper splicing of the mRNA at the end of the tobamovirus.

Description

Oblast technikyField of technology

Předložený vynález se týká expresního systému, vektorů a způsobu pro biologicky bezpečnou expresi rekombinantních proteinů v rostlinách.The present invention relates to an expression system, vectors and method for biologically safe expression of recombinant proteins in plants.

Dosavadní stav technikyPrior art

Expresní vektory založené na rostlinných virech se dnes velmi často používají pro expresi rekombinantních proteinů s vysokou přidanou hodnotou v rostlinách, a to jak v laboratorním měřítku, tak stále častěji i v poloprovozním či komerčním měřítku. Výhodou použití replikujících se virových vektorů je zejména vysoký výtěžek exprimovaného proteinu a poměrně vysoká rychlost, s jakou lze produkovaný protein z rostliny izolovat, která se pohybuje v řádu od několika málo dní do několika týdnů. Současné metody však mají řadu nedostatků. Mezi ně patří například nutnost infikovat rostlinu buď kompletním rekombinantním rostlinným virem, nebo pomocí virové RNA. V poslední době je populární využití binárního plazmidu vloženého do A. tumefaciens. A. tumefaciens se poté infiltruje do listu, kořene nebo suspenzní buněčné kultury a z přepsané RNA se iniciuje virová infekce. Výhodou použití A. tumefaciens pro iniciaci virové infekce je to, že lze snadno použít i viry nebo virové vektory, které netvoří kompletní virové částice. Takové vektory se v rostlině vyskytují, případně šíří, pouze jako volná RNA a nejsou tudíž snadno přenosné ani mechanicky, ani přirozeným vektorem. Tím je zajištěna biologická bezpečnost.Expression vectors based on plant viruses are very often used today for the expression of recombinant proteins with high added value in plants, both on a laboratory scale and, increasingly, on a pilot or commercial scale. The advantage of using replicating viral vectors is in particular the high yield of expressed protein and the relatively high rate at which the produced protein can be isolated from the plant, which ranges from a few days to several weeks. However, current methods have a number of shortcomings. These include, for example, the need to infect a plant with either a complete recombinant plant virus or viral RNA. Recently, the use of a binary plasmid inserted into A. tumefaciens has been popular. A. tumefaciens is then infiltrated into a leaf, root, or suspension cell culture, and viral infection is initiated from the transcribed RNA. The advantage of using A. tumefaciens to initiate viral infection is that even viruses or viral vectors that do not form complete viral particles can be easily used. Such vectors occur or propagate in the plant only as free RNA and are therefore not easily transferable either mechanically or by a natural vector. This ensures biological safety.

Replikující se virové vektory však mají i některé nevýhody, mezi které patří nestabilita vložených úseků DNA/RNA, která omezuje velikost eprimovaného genu na přibližně 1,5 kb. Dalším velkým omezením je nemožnost použít replikující se virový vektor k současné expresi více proteinů v jedné rostlinné buňce. V neposlední řadě je v některých případech i technicky náročné do binárního vektoru obsahujícího kompletní infekční cDNA rostlinného viru vložit další DNA sekvence, zajišťující expresi požadovaného rekombinantního proteinu.However, replicating viral vectors also have some disadvantages, including instability of the inserted DNA / RNA regions, which limits the size of the expressed gene to about 1.5 kb. Another major limitation is the inability to use a replicating viral vector to simultaneously express multiple proteins in a single plant cell. Last but not least, in some cases it is technically difficult to insert additional DNA sequences into the binary vector containing the complete infectious cDNA of the plant virus, ensuring the expression of the desired recombinant protein.

Předmět vynálezuObject of the invention

Předmětem tohoto vynálezu je expresní systém pro biologicky bezpečnou expresi alespoň jednoho rekombinantního proteinu v rostlinách, který obsahujeThe present invention provides an expression system for the biologically safe expression of at least one recombinant protein in plants which it contains

a) expresní kazetu produkující RNA dependentní RNA polymerázu (RdRp) tobamoviru, přičemž kódující oblast genu RdRp není ohraničena autentickými 5‘ a 3‘ NTR oblastmi pocházejícími ze stejného viru jako RdRp, ale NTR oblastmi z jiného viru nebo rostlinného genu;a) an expression cassette producing RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) of tobamovirus, wherein the coding region of the RdRp gene is not flanked by authentic 5 ‘and 3‘ NTR regions derived from the same virus as RdRp, but by NTR regions from another virus or plant gene;

..... *.....*·-. * .:.. ..* χ..... * ..... * · -. *.: .. .. * χ

b) expresní kazetu produkující represor genového silencingu Pl9 z tombusviru; ab) an expression cassette producing the P19 gene silencing repressor from tombusvirus; and

c) alespoň jednu produkční kazetu, která produkuje mRNA obsahující následující elementy v uvedeném pořadí: 5’NTR tobamoviru, subgenomový promotor obalového proteinu tobamoviru, alespoň jeden gen kódující rekombinantní protein, který má být v rostlině exprimován, 3’NTR tobamoviru a ribozym pro správné sestřižení mRNA na konci 3’NTR tobamoviru.c) at least one production cassette that produces mRNA containing the following elements in that order: tobamovirus 5'NTR, tobamovirus envelope protein subgenomic promoter, at least one gene encoding recombinant protein to be expressed in the plant, tobamovirus 3'NTR and ribozyme for proper mRNA splicing at the 3'NTR end of tobamovirus.

Ve výhodném provedení jsou tyto expresní a produkční kazety umístěny v T-DNA oblastech binárních vektorů schopných replikace v E.coli a Agrobacterium sp. S výhodou jsou obě konstatní expresní kazety umístěny v T-DNA jediného binárního plazmidu. Alternativně však mohou být umístěny každá v samostatném binárním plazmidu. S výhodou je ve vynálezu gen, který má být v rostlinně exprimován, vložen do malého produkčního plazmidu, aniž by bylo nutné zasahovat do podpůrných funkcí nutných pro dosažení vysoké míry exprese, tj do virové replikázy a supresoru genového silencingu.In a preferred embodiment, these expression and production cassettes are located in the T-DNA regions of binary vectors capable of replication in E. coli and Agrobacterium sp. Preferably, both constant expression cassettes are located in the T-DNA of a single binary plasmid. Alternatively, however, they may each be located in a separate binary plasmid. Preferably, in the invention, the gene to be expressed in the plant is inserted into a small production plasmid without the need to interfere with the supporting functions necessary to achieve a high level of expression, i.e. the viral replicase and the gene silencing suppressor.

Pro vytvoření plazmidů nesoucích expresní kazety lze použít způsob klonování založený na GoldenGate technice.A cloning method based on the GoldenGate technique can be used to generate plasmids carrying expression cassettes.

Výhodou vynálezu je, že je založen na replikačním mechanismu tobamoviru. Vynález využívá skutečnosti, že virová RnRp je schopna specificky rozeznat RNA struktury nacházející se na 5’ a 3‘ koncích virové RNA a rozpoznanou RNA obsahující tyto struktury replikovat. Gen pro replikázu lze tedy umístit na samostatný genový konstrukt, přičemž je tento kontrakt upraven tak, aby mRNA pro RdRp polymerázu neobsahovala koncové struktury rozeznávané touto polymerázou, a současně v rostlinné buňce exprimovat další mRNA z jiného samostatného plazmidu, která na svých koncích obsahuje struktury rozpoznávané virovou RdRp a je tak zesilována aktivitou RdRp enzymu. Vzhledem k tomu, že žádný z genových konstruktů neobsahuje gen pro virový obalový protein ani strukturu RNA potřebnou pro enkapsidaci virových částic, není taková RNA schopna se v rostlině šířit sytémově, ani ji není možno mechanicky přenést na jinou rostlinu.An advantage of the invention is that it is based on the replication mechanism of tobamovirus. The invention takes advantage of the fact that the viral RnRp is able to specifically recognize RNA structures located at the 5 'and 3' ends of the viral RNA and to replicate the recognized RNA containing these structures. Thus, the replicase gene can be placed on a separate gene construct, which contract is modified so that the mRNA for RdRp polymerase does not contain terminal structures recognized by this polymerase, and simultaneously express in the plant cell additional mRNA from another separate plasmid containing structures recognized at its ends. viral RdRp and is thus enhanced by the activity of the RdRp enzyme. Because none of the gene constructs contain the viral envelope protein gene or the RNA structure required for encapsidation of viral particles, such RNA is not able to spread systemically in a plant, nor can it be mechanically transferred to another plant.

S výhodou jsou jako vektory použity plazmidy schopné replikace jak v bakteriích E.coli, tak i v bakteriích Agrobacterium sp /například A.tumefaciens nebo A. rhizogenes).Preferably, plasmids capable of replication in both E. coli and Agrobacterium sp (e.g. A. tumefaciens or A. rhizogenes) are used as vectors.

Dále plazmid může obsahovat geny usnadňující selekci v bakteriích a/nebo v rostlinném hostiteli, jako jsou například geny pro rezistenci na antibiotika, herbicidy a další odborníkům známé geny.In addition, the plasmid may contain genes that facilitate selection in bacteria and / or in the plant host, such as antibiotic resistance genes, herbicides, and other genes known to those skilled in the art.

Ve výhodném provedení je tobamovirem virus mozaiky tabáku (TMV). TMV je rostlinný virus s pozitivním ssRNA genomem o velikost 6,5 kb vytvářející tyčinkovité částice o délce 300 nm a průměru 18 nm.In a preferred embodiment, the tobamovirus is tobacco mosaic virus (TMV). TMV is a plant virus with a 6.5 kb ssRNA positive genome producing rod-shaped particles 300 nm long and 18 nm in diameter.

S výhodou obsahuje kazeta produkující RNA dependentní RNA polymerázu (RdRp) 5' NTR sekvenci viru leptané mozaiky tabáku (TEV).Preferably, the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) -producing cassette comprises a 5 'NTR sequence of an etched tobacco mosaic virus (TEV).

Výhodné vektory podle tohoto vynálezu umožňují výrazně snadnější klonování genových konstruktů pro expresi, protože většina genů a funkcí nezbytných pro dosažení vysoké míry exprese se nachází na konstatním pomocném plazmidu, který není nutno mezi experimenty nijakým způsobem měnit nebo upravovat. Veškeré nutné změny probíhají na menším binárním plazmidu, jehož velikost nepřesahujePreferred vectors of the invention allow significantly easier cloning of gene constructs for expression, as most of the genes and functions necessary to achieve high levels of expression are located on a constant helper plasmid that does not need to be altered or modified in any way between experiments. All necessary changes take place on a smaller binary plasmid, the size of which does not exceed

4,1 kB (bez započítání velikosti vloženého genu určeného pro expresi v rostlinách). Díky malé velikosti vektoru i odvozené RNA lze vektory podle vynálezu použít i pro expresi větších genů, než je možné s vektorem založeným na replikující se úplné virové RNA. Rovněž bylo překvapivě pozorováno, že vektory podle vynálezu umožňují simultánní expresi více proteinů v téže rostlinné buňce.4.1 kB (excluding the size of the inserted gene for expression in plants). Due to the small size of the vector and the derived RNA, the vectors of the invention can also be used to express larger genes than is possible with a vector based on replicating complete viral RNA. It has also been surprisingly observed that the vectors of the invention allow the simultaneous expression of multiple proteins in the same plant cell.

Ve výhodném provedení vynález dále popisuje pomocný konstantní plazmid, který obsahuje dvě expresní kazety. První kazeta obsahuje gen RNA dependentní RNA polymerázy ztobamoviru, ve výhodném provedení se jedná o RdRp Viru mozaiky tabáku.In a preferred embodiment, the invention further provides a helper constant plasmid comprising two expression cassettes. The first cassette contains the Tobamovirus RNA-dependent RNA polymerase gene, in a preferred embodiment it is the RdRp of the Tobacco Mosaic Virus.

S výhodou jsou jedna nebo obě konstantní expresní kazety vloženy do plazmidu pod kontrolou vhodných regulačních sekvencí, které umožní produkci mRNA v rostlinné buňce, jako jsou například promotory CaMV35S, aktinu, ubikvitinu a NOS terminátor.Preferably, one or both of the constant expression cassettes are inserted into the plasmid under the control of suitable regulatory sequences that allow for the production of mRNA in the plant cell, such as the CaMV35S, actin, ubiquitin, and NOS terminator promoters.

RdRp může s výhodou obsahovat jeden nebo více intronů, které zlepšují stabilitu plazmidu v E.coli a transport RdRp mRNA z jádra buňky do cytoplasmy (Marillonnet, et al. Systemic Agrobacterium tumefaciens-mediated transfection of viral replicons for efficient transient expression in plants. Nature biotechnology 23.6 (2005): strana 718 až 723.).RdRp may advantageously contain one or more introns that improve plasmid stability in E. coli and transport of RdRp mRNA from the cell nucleus to the cytoplasm (Marillonnet, et al. Systemic Agrobacterium tumefaciens-mediated transfection of viral replicons for efficient transient expression in plants. biotechnology 23.6 (2005): pp. 718-723).

Dále se předkládaný vynález týká způsobu získávání proteinů v rostlinách expresí s použitím expresního systému podle vynálezu, kdy se do rostlinné buňky vnesou:Furthermore, the present invention relates to a method for obtaining proteins in plants by expression using an expression system according to the invention, wherein the following are introduced into a plant cell:

a) expresní kazeta produkující RNA dependentní RNA polymerázu (RdRp) tobamoviru, přičemž kódující oblast genu RdRp není ohraničena autentickými 5‘ a 3‘ NTR oblastmi pocházejícími ze stejného viru jako RdRp, ale NTR oblastmi z jiného viru nebo rostlinného genu;a) an expression cassette producing RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) of tobamovirus, wherein the coding region of the RdRp gene is not flanked by authentic 5 ‘and 3‘ NTR regions derived from the same virus as RdRp, but by NTR regions from another virus or plant gene;

b) expresní kazeta produkující represor genového silencingu Pl9 z tombusviru; a ··<*' .......b) an expression cassette producing the P1 gene silencing repressor from tombusvirus; a ·· <* '.......

c) alespoň jedna produkční kazeta, která produkuje mRNA obsahující následující elementy v uvedeném pořadí: 5’NTR tobamoviru, subgenomový promotor obalového proteinu tobamoviru, alespoň jeden gen kódující rekombinantní protein, který má být v rostlině exprimován, 3’NTR tobamoviru a ribozym pro správné sestřižení mRNA na konci 3’NTR tobamoviru.c) at least one production cassette that produces mRNA containing the following elements in that order: tobamovirus 5'NTR, tobamovirus envelope protein subgenomic promoter, at least one gene encoding recombinant protein to be expressed in the plant, tobamovirus 3'NTR and ribozyme for proper mRNA splicing at the 3'NTR end of tobamovirus.

Expresní a produkční kazety lze do rostliny vnést libovolným známým způsobem, například infekcí in-vitro transkribovanou RNA, mechanicky pomocí plazmidové DNA nebo virovými částicemi, biolisticky nebo agroinfiltrací.Expression and production cassettes can be introduced into a plant by any known method, for example, by in-vitro transcription RNA infection, mechanically by plasmid DNA or viral particles, biolistically or by agroinfiltration.

Pokud je použita agroinfíltrace, je výhodné vybrat takové rostliny, ve kterých je dosahováno vysoké účinnosti agroinfíltrace, například rostliny Nicotiana benthamiana.If agroinfiltration is used, it is advantageous to select plants in which high agroinfiltration efficiency is achieved, for example Nicotiana benthamiana plants.

V infiltrovaných rostlinách dochází k replikaci pouze RNA odpovídající variabilnímu produkčnímu genovému konstruktu, ve kterém není žádný gen pro obalový protein ani signál pro enkapsidaci RNA. Tyto sekvence neobsahuje ani pomocný konstatní genový konstrukt. RNA tudíž není schopna se v těchto rostlinách systémově šířit a je rovněž zabráněno jejímu přenosu mechanicky nebo přirozeným vektorem například hmyzem v případě současné neúmyslné infekce kompletním virem divokého typu.In infiltrated plants, only RNA corresponding to a variable production gene construct replicates, in which there is no gene for the envelope protein or a signal for RNA encapsidation. These sequences also do not contain an auxiliary constant gene construct. Thus, RNA is not able to spread systemically in these plants and is also prevented from being transmitted mechanically or by a natural vector, such as an insect, in the event of a concomitant unintentional infection with a complete wild-type virus.

Po expresi proteinu se vytvořené rekombinatní proteiny mohou získat z rostliny například extrakcí.After expression of the protein, the recombinant proteins formed can be obtained from the plant, for example by extraction.

Vynález je dále popsán s pomocí připojených příkladů, které však nijak neomezují nárokovaný rozsah.The invention is further described by means of the appended examples, which, however, do not limit the claimed scope in any way.

Popis obrázkůDescription of the picture

Obrázek 1: Na obrázku je schematicky znázorněna struktura genomu viru tabákové mozaiky, typového zástupce rodu Tobamovirus. Genom sestává z těchto částí: 5’ nepřekládané oblasti (5’NTR), genu pro RNA dependentní RNA polymerázu (126/183 kDa protein), která se translatuje ve dvou formách pomocí suprese stop-kodónu, genu pro virový movement protein (MP) genu pro obalový protein viru (CP) a 3’ nepřekládané oblasti (3’NTR). Virová RNA má strukturu čepičky na 5’ konci a neobsahuje poly-A 3‘-konec, na . V obrázku jsou znázorněny subgenomové promotory MP a CP.Figure 1: The figure schematically shows the structure of the genome of the tobacco mosaic virus, a type representative of the genus Tobamovirus. The genome consists of the following parts: the 5 'untranslated region (5'NTR), a gene for RNA-dependent RNA polymerase (126/183 kDa protein), which is translated in two forms by stop codon suppression, a gene for viral movement protein (MP) virus envelope protein (CP) gene and 3 'untranslated region (3'NTR). The viral RNA has a cap structure at the 5 'end and does not contain a poly-A 3' end. The figure shows the MP and CP subgenomic promoters.

Obrázek 2. Na obrázku jsou schematicky znázorněny dva plazmidy pro expresi proteinů v rostllinách podle vynálezu. Konstatní plazmid obsahuje expresní kazetu produkující RNA dependentní RNA polymerázu (RdRp) tobamoviru pod silným promotorem. ORF pro RdRp není ohraničena NTR oblastmi z tobamoviru, ale obsahuje heterologní 5’ a 3‘ NTR oblasti. Druhá expresní kazeta produkuje represor genového silencingu P19 ztombusviru. Druhý variabilní produkční plazmid obsahuje expresní kazetu produkující mRNA zahrnující tyto části: 5’NTR tobamoviru, subgenomový promotor obalového proteinu tobamoviru, protein kódující oblast genu, který má být v rostlině exprimován (GOI), 3 ’NTR tobamoviru a ribozym.Figure 2. The figure schematically shows two plasmids for the expression of proteins in plants according to the invention. The constant plasmid contains an expression cassette producing RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) of tobamovirus under a strong promoter. The ORF for RdRp is not flanked by NTR regions from tobamovirus, but contains heterologous 5 'and 3' NTR regions. The second expression cassette produces the P19 gene silencing repressor of ztombus virus. The second variable production plasmid contains an mRNA-producing expression cassette comprising the following parts: the 5'NTR of tobamovirus, the subgenomic promoter of the tobamovirus envelope protein, the protein encoding the region of the gene to be expressed in the plant (GOI), the 3 'NTR of tobamovirus and the ribozyme.

Obrázek 3: Na obrázku je znázorněna mapa binárního plazmidu pro expresi RdRp tobamoviru v rostlinách pDBlal :35S-Rep. Plazmid obsahuje silný promotor 35S z Viru mozaiky květáku (CaMV), 5’-zesilovač translace z viru leptané mozaiky tabáku, gen pro RdRp z Viru mozaiky tabáku ve, kterém je vložen intron z kyselé peroxidázy tabáku a Nos terminátor transkripce. Vektor nese kanamycinový rezistenční marker pro selekci v E.coli a A. tumefaciens a replikační počátky pro oba tyto mikroorganismy.Figure 3: Figure shows a binary plasmid map for TobRovir RdRp expression in pDBlal: 35S-Rep plants. The plasmid contains a strong 35S promoter from Cauliflower Mosaic Virus (CaMV), a 5 'translation enhancer from etched tobacco mosaic virus, a tobacco mosaic virus RdRp gene in which a tobacco acid peroxidase intron is inserted, and a Nos transcription terminator. The vector carries a kanamycin resistance marker for selection in E. coli and A. tumefaciens and origins of replication for both microorganisms.

Obrázek 4: Na obrázku je znázorněna mapa konstatního pomocného binárního vektoru pDB1021:Rep-P19. Kromě expresní kazety pro expresi RdRp tobamoviru, která je identická s tou ve vektoru pDBlal :35S-Rep znázorněném na obrázku 3, ještě dále obsahuje kazetu pro expresi supresoru genového silencingu P19 ztombusviru. Tato kazeta obsahuje promotor 35S z CaMV, gen supresoru Pl9 a Nos terminátor.Figure 4: The figure shows a map of the constant helper binary vector pDB1021: Rep-P19. In addition to the tobamovirus RdRp expression cassette, which is identical to that in the pDBlal: 35S-Rep vector shown in Figure 3, it further contains a ztombusvirus P19 gene silencing suppressor expression cassette. This cassette contains the 35S promoter from CaMV, the P19 suppressor gene and the Nos terminator.

Obrázek 5: Na obrázku je znázorněna mapa variabilního produkčního plazmidu pDBlal:VV-GFP, ve kterém je expresní kazeta pro expresi zeleného fluorescenčního proteinu. Plazmid obsahuje tyto funkční části promotor 35S z Viru mozaiky kětáku, 5 NTR oblast z viru mozaiky tabáku (TMV), subgenomový promotor obalového proteinu TMV, gen pro zelený fluorescenční protein, 3 NTR oblast TMV, ribozym umožňující rozštěpení vznikající mRNA v místě konce 3NTR TMV a Nos terminátor. Vektor nese kanamycinový rezistenční marker pro selekci v E.coli a A. tumefaciens a replikační počátky pro oba tyto mikroorganismy.Figure 5: The figure shows a map of the variable production plasmid pDBlal: VV-GFP, in which there is an expression cassette for the expression of a green fluorescent protein. The plasmid contains the functional parts of the 35S promoter from the mosaic virus, 5 NTR region from the tobacco mosaic virus (TMV), the TMV envelope protein subgenomic promoter, the green fluorescent protein gene, the 3 NTR region of TMV, the ribozyme allowing cleavage of the resulting mRNA at the 3NTR end of TMV and a nose terminator. The vector carries a kanamycin resistance marker for selection in E. coli and A. tumefaciens and origins of replication for both microorganisms.

Příklady provedení vynálezuExamples of embodiments of the invention

Příklad 1 : Příprava konstatního binárního plazmiduExample 1: Preparation of a constant binary plasmid

Konstatní binární plazmid se připraví za pomocí postupů rekombinantní DNA, které jsou odborníkům dobře známy z oblasti techniky. Vektor má podobu plazmidu obsahujícího cDNA kopii RdRp rostlinného viru z rodu Tobamovirus. Ve výhodném provedení obsahuje produkční plazmid cDNA kopii RdRp viru tabákové mozaiky TMV. Pro použití dle vynálezu je důležité, že kódující oblast genu RdRp není ohraničena autentickými 5‘ a 3‘ NTR oblastmi pocházajícími ze stejného viru jako RdRp, ale NTR oblastmi z jiného viru nebo rostlinného genu. Dále tento plazmid obsahuje druhou expresní kazetu, produkující supresor genového silencingu P19 zTombusviru. Obě genové kazety jsou pod transkripční kontrolou vhodných regulačních sekvencí, jako jsou například promotory CaMV35S, aktinu, ubikvitinu, a terminátory transkripce jako je Nos terminátor pocházející z A. tumefaciens a podobně. Tyto dvě expresní kazety mohou být výhodně umístěny v T-DNA stejného plazmidu, nebo mohou být do rostlinné buňky dopraveny na dvou izolovaných plazmidech. Plazmidy jsou schopny replikace jak v bakteriích E.coli, tak i v bakteriích Agrobacterium sp (například A.tumefaciens nebo A. rhizogenes). Dále takový plazmid může obsahovat geny usnadňující selekci v bakteriích a/nebo v rostlinném hostiteli, jako jsou například geny pro rezistenci na antibiotika či herbicidy.A constant binary plasmid is prepared using recombinant DNA techniques well known to those skilled in the art. The vector is in the form of a plasmid containing a cDNA copy of the RdRp plant virus of the genus Tobamovirus. In a preferred embodiment, the production plasmid contains a cDNA copy of the RdRp of the tobacco mosaic virus TMV. For use in the present invention, it is important that the coding region of the RdRp gene is not delimited by authentic 5 ‘and 3‘ NTR regions derived from the same virus as RdRp, but by NTR regions from another virus or plant gene. In addition, this plasmid contains a second expression cassette producing the P19 gene silencing suppressor from Tombusvirus. Both gene cassettes are under the transcriptional control of suitable regulatory sequences, such as the promoters of CaMV35S, actin, ubiquitin, and transcription terminators such as the Nos terminator derived from A. tumefaciens and the like. These two expression cassettes can advantageously be placed in the T-DNA of the same plasmid, or they can be delivered to a plant cell on two isolated plasmids. Plasmids are capable of replication in both E. coli and Agrobacterium sp (e.g., A. tumefaciens or A. rhizogenes). In addition, such a plasmid may contain genes that facilitate selection in bacteria and / or in the plant host, such as antibiotic or herbicide resistance genes.

V tomto příkladu byl jako výchozí vektor použit plazmid pGR2i-dCP:GFP, GenBank: KF981446.1.In this example, plasmid pGR2i-dCP: GFP, GenBank: KF981446.1 was used as the starting vector.

V tomto plazmidu je vložena infekční cDNA kopie TMV pod kontrolou CaMV35S promotoru a na 3’ konci virové cDNA se nachází ribozym a transkripční terminátor NOS. V genu pro replikázu je vložen intron z kyselé peroxidázy tabáku, který zvýší stabilitu genu v E.coli a usnadní translokaci mRNA z jádra do cytoplazmy rostlinné buňky. Celá tato kazeta je umístěna na T-DNA, pro selekci v bakteriích lze použít antibiotikum kanamycin. Gen pro RdRp TMV byl z plazmidu amplifikován pomocí primerůAn infectious cDNA copy of TMV under the control of the CaMV35S promoter is inserted into this plasmid, and the ribozyme and NOS transcription terminator are located at the 3 'end of the viral cDNA. An intron from tobacco acid peroxidase is inserted into the replicase gene, which increases the stability of the gene in E. coli and facilitates the translocation of mRNA from the nucleus to the cytoplasm of the plant cell. The whole cassette is placed on T-DNA, the antibiotic kanamycin can be used for selection in bacteria. The TMR RdRp gene was amplified from the plasmid using primers

RdRplF: GCGCCGTCTCGCTCGAATGATGGCATACACACAGACAGCRdRplF: GCGCCGTCTCGCTCGAATGATGGCATACACACAGACAGC

RdRp 1R: GCGCCGTCTCGCTCGAAGCTTAACAACTAGAGCCGTCTATAAARdRp 1R: GCGCCGTCTCGCTCGAAGCTTAACAACTAGAGCCGTCTATAAA

K amplifikaci bylo použito Phusion Taq Polymerázy, (Thermo) a následujícího programu:Phusion Taq Polymerase, (Thermo) and the following program were used for amplification:

počáteční denaturace initial denaturation 98°C 98 ° C 30 vteřin 30 seconds 30 cyklů 30 cycles 98°C 98 ° C 15 vteřin 15 seconds 60 °C 60 ° C 15 vteřin 15 seconds 72 °C 72 ° C 2,5 minuty 2.5 minutes

Amplifikací vzniká PCR produkt o velikosti 4,9 kb, který se přečistí pomocí kolonky QIAquick PCR cleanup (Qiagen) a restrikčně ligační reakcí se vloží do domestikačního plazmidu pUPDl (viz SarrionPerdigones, et al. GoldenBraid 2.0: A Comprehensive DNA Assembly Framework for Plant Synthetic Biology“, Plant Physiology (2013)). Do reakce se vloží 75 ng PCR produktu, 75 ng plazmidu pUPDl, 1 pl 10 x ligačního pufru Promega, 1 μΙ T4 ligázy Promega, 1 μΐ enzymu BsmBI (LifeTechnologies) a voda do 10 μΐ. Reakce se nechá probíhat 25 cyklů při následujícím programu. 25 cyklů 37°C 2 minuty °C 5 minutAmplification yields a 4.9 kb PCR product, which is purified by QIAquick PCR cleanup column (Qiagen) and inserted into the domestication plasmid pUPD1 by restriction ligation (see SarrionPerdigones, et al. GoldenBraid 2.0: A Comprehensive DNA Assembly Framework for Plant Synthetic Biology ”, Plant Physiology (2013)). 75 ng of PCR product, 75 ng of plasmid pUPD1, 1 μl of 10 x Promega ligation buffer, 1 μΙ of Promega T4 ligase, 1 μΐ of BsmBI enzyme (LifeTechnologies) and water to 10 μΐ are added to the reaction. The reaction is allowed to proceed for 25 cycles in the following program. 25 cycles 37 ° C 2 minutes ° C 5 minutes

Po ukončení cyklování se přidají následující kroky:After cycling, the following steps are added:

37°C 5 minut °C 15 minut37 ° C 5 minutes ° C 15 minutes

Vzniklý rekombinantní plazmid se transformuje do kompetetních buněk E.coli TOP10 a vyseje na LB plotny s obsahem 100 pg/ml karbenicilinu a 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-P-D-galaktopyranosidu (Xgal). Po 18 hodinové inkubaci při teplotě 37 °C se vyberou bílé kolonie a použijí pro izolaci plazmidové DNA, správné rekombinatní klony se ověří restrikčním štěpením a sekvenací.The resulting recombinant plasmid was transformed into competent E. coli TOP10 cells and plated on LB plates containing 100 pg / ml carbenicillin and 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (Xgal). After 18 hours of incubation at 37 ° C, white colonies were picked and used to isolate plasmid DNA, and the correct recombinant clones were verified by restriction digestion and sequencing.

Celá expresní kazeta se poté spojí do binárního vektoru pDBlalfal (Sarrion-Perdigones et al. (2013)) spolu s promotorem CaMV35S a NOS terminátorem pomocí resktrikčně ligační reakce a enzymu Bsal. Stručně do 0,2 ml mikrozkumavky se vloží 75 ng každého z plazmidů, 1 μΐ 10 x ligačního pufru Promega, 1 μΐ T4 ligázy Promega, 1 μΐ enzymu Bsal (LifeTechnologies) a voda do 10 μΐ. Reakce se nechá probíhat 25 cyklů při následujícím programu.The entire expression cassette is then ligated into the binary vector pDBlalfal (Sarrion-Perdigones et al. (2013)) together with the CaMV35S promoter and NOS terminator by restriction ligation reaction and the enzyme Bsal. Briefly, 75 ng of each of the plasmids, 1 μΐ of 10 x Promega ligation buffer, 1 μΐ of Promega T4 ligase, 1 μΐ of Bsal enzyme (LifeTechnologies) and water to 10 μΐ are placed in a 0.2 ml microtube. The reaction is allowed to proceed for 25 cycles in the following program.

cyklů 37°C 2 minuty °C 5 minutcycles 37 ° C 2 minutes ° C 5 minutes

Po ukončení cyklování přidají následující krokyAfter cycling, add the following steps

37°C 5 minut °C 15 minut37 ° C 5 minutes ° C 15 minutes

Vzniklý rekombinantní plazmid se transformuje do kompetetních buněk E.coli TOP10 a vyseje na LB plotny s obsahem 100 pg/ml kanamycinu a 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-p-D-galaktopyranosidu (Xgal). Po 18 hodinové inkubaci při teplotě 37°C se vyberou bíle kolonie a použijí pro izolaci plazmidové DNA, správné rekombinatní klony se ověří restrikčním štěpením a sekvenací. Mapa výsledného plazmidů nazvaného pDBlal: 35S-Rep je znázorněna na obrázku 3. Kazeta pro expresi supresoru genového silencingu PÍ9 tombusviru se připraví podobným způsobem za vzniku plazmidů nazvaného nazvaný pDBla2: 35S-P19, nebo lze použít již připravenou kazetu (GB0108, databáze https://gbcloning.upv.es/ ). Vzniklé plasmidy lze zkombinovat pomocí restrikčně-ligační reakce s enzymem BsmBI do jednoho vektoru nazvaného pDB102:Rep-P19 , který je znázorněn na obrázkuThe resulting recombinant plasmid was transformed into competent E. coli TOP10 cells and plated on LB plates containing 100 pg / ml kanamycin and 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (Xgal). After 18 hours of incubation at 37 ° C, white colonies were picked and used to isolate plasmid DNA, and the correct recombinant clones were verified by restriction digestion and sequencing. A map of the resulting plasmid called pDBla1: 35S-Rep is shown in Figure 3. A cassette for the expression of the P1 gene suppressor of P19 tombusvirus was prepared in a similar manner to give a plasmid called pDBla2: 35S-P19, or an already prepared cassette can be used (GB0108, https database: //gbcloning.upv.es/). The resulting plasmids can be combined by restriction-ligation reaction with the enzyme BsmBI into one vector called pDB102: Rep-P19, which is shown in the figure

4.4.

Příklad 2: Příprava variabilního binárního expresního vektoru pro expresi GFPExample 2: Preparation of a variable binary expression vector for GFP expression

Podobným způsobem jako při přípravě konstatního binárního expreního ektoru se bude postupovat i při přípravě variabilní části. Nejprve je třeba z vektoru pGR2idCP-GFP, GenBank: KF981446.1, PCR amplifikací získat a) oblast promoru a 5’NTR viru mozaiky tabáku a b) oblast 3’NTR, ribozymu a Nos-Terminátoru. K tomu se použijí následující primery:In a similar way as in the preparation of a constant binary expression vector, the procedure for the preparation of the variable part will be followed. First, a) the promoter region and the 5’NTR of the tobacco mosaic virus and b) the 3’NTR, ribozyme and Nos-Terminator region must be obtained by PCR amplification from the vector pGR2idCP-GFP, GenBank: KF981446.1, by PCR amplification. The following primers are used for this:

GB2-35S-F: GCGCCGTCTCGCTCGGGAGACACGCTTGTCTACTCCAAAAGB2-35S-F: GCGCCGTCTCGCTCGGGAGACACGCTTGTCTACTCCAAAA

GB2-OmegaR GCGCCGTCTCGCTCGCATTGGTGATGTAATTGTAAATAGTAATTG Vzniká amplikon o velikosti 507 bp a s primeryGB2-OmegaR GCGCCGTCTCGCTCGCATTGGTGATGTAATTGTAAATAGTAATTG A 507 bp amplicon with primers is generated

GB2-3 ’NTR-F: GCGCCGTCTCGCTCGGCTTTGACCTCTGGTCCTGCAACTGB2-3 'NTR-F: GCGCCGTCTCGCTCGGCTTTGACCTCTGGTCCTGCAACT

GB2-NOS-R: GCGCCGTCTCGCTCGAGCGATCAGGCGCCATTCGCCATT vzniká amplikon o velikosti 890 bp. PCR produkty se přečistí na kolonce a restrikčně ligační reakcí s enzymem BsmBI se stejným způsobem jako v příkladu 1 vloží do výchozího plazmidů pUPDl za vzniku plazmidů , pUPDl:35S-5’NTR a pUPDl:3’NTR-NosT . Správné rekombinantní plazmidy se ověří restrikčním štěpením a sekvenací. Variabilní expresní kazeta pro použití v rostlinách se poté složí retrikčně ligační reakcí s enzymem Bsal. Do 0,2 ml mikrozkumavky se vloží 75 ng každého zplazmidů (pDBla2, pUPDl:35S-5’NTR, pUPDl:3’NTR-NosT a pUPDLGFP (GB0059), 1 μΐ 10 x ligačního pufru Promega, 1 μΐ T4 ligázy Promega, 1 μΐ enzymu Bsal (LifeTechnologies) a voda do 10 μΐ. Reakce se nechá probíhat 25 cyklů při následujícím programu.GB2-NOS-R: GCGCCGTCTCGCTCGAGCGATCAGGCGCCATTCGCCATT produces an 890 bp amplicon. The PCR products were purified on a column and inserted into the starting plasmid pUPD1 in the same manner as in Example 1 by restriction ligation with the enzyme BsmBI to give plasmids pUPD1: 35S-5’NTR and pUPD1: 3’NTR-NosT. The correct recombinant plasmids are verified by restriction digestion and sequencing. The variable expression cassette for use in plants is then assembled by a reticative ligation reaction with the enzyme Bsal. 75 ng of each plasmid (pDBla2, pUPD1: 35S-5'NTR, pUPD1: 3'NTR-NosT and pUPDLGFP (GB0059), 1 μΐ 10 x Promega ligation buffer, 1 μΐ Promega T4 ligase, 1 μΐ T4 ligase, is added to a 0.2 ml microtube. 1 μΐ Bsal enzyme (LifeTechnologies) and water up to 10 μΐ The reaction is allowed to proceed for 25 cycles in the following program.

cyklů 37°C 2 minuty °C 5 minutcycles 37 ° C 2 minutes ° C 5 minutes

Po ukončení cyklování přidají následující krokyAfter cycling, add the following steps

37°C 5 minut °C 15 minut37 ° C 5 minutes ° C 15 minutes

Bakterie se poté selektují na LB plotnách s kanamycinem a X-gal, správné rekombinatní klony se ověří restrikčním štěpením a sekvenací. Mapa výsledného plazmidu nazvaného pDBlal:VV-GFP je na obrázku 5.The bacteria are then selected on LB plates with kanamycin and X-gal, and the correct recombinant clones are verified by restriction digestion and sequencing. A map of the resulting plasmid named pDBlal: VV-GFP is shown in Figure 5.

Příklad 3: Transient ní exprese modelového proteinu GFP v rostlinách N. benthamianaExample 3: Transient expression of a model GFP protein in N. benthamiana plants

Ověřenými rekombinatními plazmidy podle Příkladů 1 a 2 se transformují kompetentní buňky A. tumefaciens kmene GV3101 způsobem podle Hofgena a Willimitzera (Hofgen, R. & Willmitzer, L. (1988). Storage of competent cells for Agrobacterium transformation. Nucleic acids research 16, 9877).The validated recombinant plasmids according to Examples 1 and 2 are transformed into competent cells of A. tumefaciens strain GV3101 according to the method of Hofgen and Willimitzer (Hofgen, R. & Willmitzer, L. (1988). Storage of competent cells for Agrobacterium transformation. Nucleic acids research 16, 9877 ).

Z izolovaných kanamycin-rezistentních kolonií se připraví zásobní glycerinové kultury, které se uchovávají při -78 °C. 5 ml LB media se selekčním antibiotikem se naočkuje A. tumefaciens ze zásobní kultury nesoucí produkční variabilní plazmid a současně se další 5 ml LB média naočkuje A. tumefaciens s pomocným konstantním plazmidem. Kultury se inkubují na třepačce při 28°C po dobu 36 hodin. Poté se použité médium odstraní centrifugám' 10 minut při 5000x g a bakteriální peleta se resuspenduje v infiltračním médiu (10 mM MgC12; 10 mM MES a 100 μΜ acetosyringon, (viz Bazzini, A. A., Mongelli, V. C., Hopp, Η. E., del Vas, M. & Asurmendi, S. (2007), A practical approach to the understanding and teaching of RNA silencing in plants. Electronic Journal of Biotechnology 10, 179-190) tak, aby byla výsledná optická hustota OD60o=0,3. Bakteriální suspenze se ponechají stát další 2 až 4 hodiny při pokojové teplotě. Vlastní infiltrace se provádí aplikací bakteriální suspenze pomocí 1 ml injekční stříkačky bez jehly na spodní stranu listů asi 3-4 týdny starýh rostlin N. benthamiana. Průběh infekce lze sledovat pozorováním šíření GFP v infikovaných rostlinách pomocí přenosné UV-lampy a žlutého filtru. Množství produkovaného rekombinatního proteinu lze měřit nějakým vhodným způsobem dobře známým odborníkům v oboru, například testem ELISA, imunoblotem nebo v případě GFP přímým měřením fluorescence pomocí fluorometru. V tabulce 1 jsou uvedeny výsledky experimentu, při kterém byly rostliny inokulovány nejprve každým z virových vektorů samostatně a poté i jejich kombinací. Pouze v případě, kdy se v rostlinné buňce exprimují současně virová replikáza, P19 supresor genového silencingu a variabilní expresní kazeta ohraničená NTR oblastmi tobamoviru dochází k silné expresi genu GFP.Stock glycerol cultures were prepared from isolated kanamycin-resistant colonies and stored at -78 ° C. 5 ml of LB medium with the selection antibiotic is inoculated with A. tumefaciens from a stock culture carrying the production variable plasmid and at the same time another 5 ml of LB medium is inoculated with A. tumefaciens with an auxiliary constant plasmid. The cultures are incubated on a shaker at 28 ° C for 36 hours. The medium used is then removed by centrifugation for 10 minutes at 5000x g and the bacterial pellet is resuspended in infiltration medium (10 mM MgCl 2; 10 mM MES and 100 μΜ acetosyringone, (see Bazzini, AA, Mongelli, VC, Hopp, E., del. Vas, M. & Asurmendi, S. (2007), A practical approach to the understanding and teaching of RNA silencing in plants (Electronic Journal of Biotechnology 10, 179-190) so that the resulting optical density is OD 60 o = 0, 3. The bacterial suspension is allowed to stand for a further 2 to 4 hours at room temperature, infiltrating itself by applying the bacterial suspension using a 1 ml syringe without a needle to the underside of the leaves of N. benthamiana plants about 3-4 weeks old. spread of GFP in infected plants using a portable UV-lamp and a yellow filter The amount of recombinant protein produced can be measured by any suitable method well known to those skilled in the art, for example by ELISA, immunoblotting or, in the case of GFP, by direct fluorescence measurement. using a fluorometer. Table 1 shows the results of an experiment in which plants were first inoculated with each of the viral vectors individually and then with a combination thereof. Only when the viral replicase, the P19 gene silencing suppressor, and the variable expression cassette flanked by the NTR regions of tobamovirus are co-expressed in the plant cell does GFP gene be strongly expressed.

Tabulka 1 : Hodnoty fluorescence rostlinných extraktů z příkladu 3Table 1: Fluorescence values of the plant extracts from Example 3

Agrobacterium použité pro infiltraci Agrobacterium used for infiltration Fluorescence GFP (RFI) ± SEM (460/10 nm exc, 530/20 em) GFP fluorescence (RFI) ± SEM (460/10 nm exc, 530/20 em) žádné none 2532±650 2532 ± 650 prázdný vektor blank vector 4523±721 4523 ± 721 pDBÍO2: 35S-Rep; 35S-P19 pDBIO2: 35S-Rep; 35S-P19 4361±675 4361 ± 675 pDBlal:W-GFP pDBlal: W-GFP 12326±1020 12326 ± 1020 pDB102: 35S-Rep; 35S-P19 +pDBlal:VV-GFP pDB102: 35S-Rep; 35S-P19 + pDBlal: VV-GFP 41550±-2530 41550 ± -2530

Příklad 4: Současná transientní exprese dvou proteinů v rostlinách N. benthamianaExample 4: Simultaneous transient expression of two proteins in N. benthamiana plants

Pro ověření simultánní exprese dvou virových vektorů v téže buňce lze využít současné exprese dvou fluorescenčních proteinů s různými emisními charakteristikami. Lze například současně použít gen pro zelený fluorescenční protein (excitace 480 nm, emise 525 nm) a gen pro protein mCherry (excitace 587 nm, emise 610 nm). Postupem obdobným tomu, který byl popsán v příkladu 2 byl vytvořen variabilní binární expresní vektor pDBlal:VV-mCherry. Sekvenací ověřený plazmid se použije pro transformaci A. tumefaciens GV3101. V tomto příkladu se listy rostlin N.benthamiana infiltrují současně třemi kulturami A. tumefaciens - první kultura nese pomocný konstatní konstrukt pDB102: 35S-Rep:P19 s kazetami pro RdRp a pro supresorem P19, druhá nese variabillní expresní plazmid pDBlal:VV-GFP a třetí pak pDBIal:VV-mCherry. 5 dní po infiltraci byly z infiltrovaných listů připraveny protoplasty, postupem popsaným v práci Giritch et al. Rapid high-yield expression of fullsize IgG antibodies in plants coinfected with noncompeting viral vectors. Proceedings of the National Academy of Sciences 103.40 (2006): 14701-14706. Listy byly žiletkou nařezány na cca 1 mm silné proužky a poté byly přes noc macerovány v 0,4% roztoku celulázy Onozuka R-10 a 0,4% macerozymu R-10 (obojí Duchefa). Uvolněné protoplasty byly přefiltrofány přes jemnou nylonovou tkaninu a pozorovány pod fluorescenčním mikroskopem (Leica) vybaveným příslušnými filtry. V buňkách z listů infiltrovaných všemi třemi konstrukty byla pozorován signál obou fluorescenčních proteinů.Simultaneous expression of two fluorescent proteins with different emission characteristics can be used to verify the simultaneous expression of two viral vectors in the same cell. For example, the green fluorescent protein gene (480 nm excitation, 525 nm emission) and the mCherry protein gene (587 nm excitation, 610 nm emission) can be used simultaneously. In a manner similar to that described in Example 2, the variable binary expression vector pDBlal: VV-mCherry was generated. The sequence-validated plasmid is used to transform A. tumefaciens GV3101. In this example, the leaves of N. benthamiana plants are infiltrated simultaneously with three cultures of A. tumefaciens - the first culture carries the helper constant construct pDB102: 35S-Rep: P19 with cassettes for RdRp and for the P19 suppressor, the second carries the variable expression plasmid pDBlal: VV-GFP and the third is pDBIal: VV-mCherry. 5 days after infiltration, protoplasts were prepared from the infiltrated leaves, as described by Giritch et al. Rapid high-yield expression of fullsize IgG antibodies in plants coinfected with noncompeting viral vectors. Proceedings of the National Academy of Sciences 103.40 (2006): 14701-14706. The leaves were cut with a razor blade into approximately 1 mm thick strips and then macerated overnight in 0.4% Onozuka R-10 cellulase solution and 0.4% R-10 macerozyme (both Duchefa). The released protoplasts were filtered through a fine nylon cloth and observed under a fluorescence microscope (Leica) equipped with appropriate filters. In cells from leaves infiltrated with all three constructs, the signal of both fluorescent proteins was observed.

Příklad 5: Mechanický přenos vektoru podle vynálezuExample 5: Mechanical transfer of a vector according to the invention

Pro biologickou bezpečnost vektorů založených na rostlinných virech je důležitá jejich schopnost se šířit i mimo rostliny určené k expresi rekombinatního proteinu. Je výhodné pokud je schopnost těchto vektorů šířit se mimo požadovanou rostlinu snížena, nebo je jí zcela zamezeno a to i v případě, že dojde ke kontamicnaci exprimentálních rostlin příbuzným virem divokého typu.For the biosafety of plant virus-based vectors, their ability to spread beyond plants intended for recombinant protein expression is important. It is advantageous if the ability of these vectors to spread outside the desired plant is reduced or completely prevented, even if the experimental plants are contaminated with a related wild-type virus.

Rostliny N. benthamiana byly ko-infiltrovány A. tumefaciens s těmito vektory pDB102: 35SRep:35S-P19 a pDBlal :W-GFP stejným způsobem jako příkladu 3.N. benthamiana plants were co-infiltrated with A. tumefaciens with the following vectors pDB102: 35SRep: 35S-P19 and pDBlal: W-GFP in the same manner as Example 3.

dní po infiltraci byla pozorována GFP fluorescence v inokulovaných listech. Listy byly poté mechanicky inokulovány 20 μΐ virové suspenze, která obsahovala 10 pg/ml viru tabákové mozaiky divokého typu (wt TMV) v 20 mM fosfátovém pufru, pH7,5. Po dalších 4 dnech byly na listech jasně patrné příznaky virové infekce, žloutnutí listů, počínající nekrózy vodivých pletiv, sklánění růstového vrcholu. Sektory vykazující GFP fluorescenci byly z listu vyříznuty korkovrtem a homogenizovány v 20 mM fosfátovém pufru, pH 7,5. Zbytky rostlinných pletiv byly odstraněny centrifugací a čirý extrakt byl použit jako inokulum (v ředění 1/100) pro mechanický přenos na listy N.benthamiana. Tři dny pro sekundárním přenosu byly listy pozorovány pod fluorescenčním mikroskopem a byly hledány buňky vykazující GFP fluorescenci. Jako druhá nezávislá metoda pro určení potenciálu neúmyslného šíření virového vektoru byla použita qPCR. Čirý extrakt z infikovaných listů byl ponechán při pokojové teplotě po dobu 2 hodin. Během této doby je většina cytoplasmatických mRNA částečně nebo zcela degradována. RNA , která je skrytá uvnitř virových částic však zůstane nedotčena. Po dvou hodinách byla z extraktu pomocí činidla RNAzol (MRC, Ohio, USA) izolována RNA postupem doporučeným výrobcem. Pro syntézu cDNA byl použit primer 3NTR-TMV, který je komplementární jak k virové RNA tak i kRNA odvozené od virového vektoru pDBlal:VV-GFP. Přepsaná cDNA byla ředěna 1:20 a poté analyzována pomocí qPCR na přístroji Light Cycler 2.0 (Roche) s použitím kitu DyNAmo™ Capillary SYBR® Green qPCR Kit (Thermo) dle doporučení výrobce. Zatímco detekce obalového proteinu (CP- TMV), který se vyskytuje pouze genomové RNA wt viru byla úspěšná již v 19 cyklu +/-1 cyklus, detekce pomocí primerů specifických pro GFP byla na úrovni pozadí (N. benthamiana infikovaná pouze virem wt TMV, bez vektoru pDBlal:VV-GFP) tj. 33. cyklus +/- 2 cykly. Oba nezávislé způsoby naznačují, že RNA odvozená od variabilního produkčního plazmidu podle vynálezu není účinně chráněna obalovým proteinem viru ve virových částicích, což významným způsobem snižuje riziko jejího náhodného přenosu na necitovou rostlinu.days after infiltration, GFP fluorescence was observed in the inoculated leaves. The leaves were then mechanically inoculated with a 20 μΐ virus suspension containing 10 pg / ml wild-type tobacco mosaic virus (wt TMV) in 20 mM phosphate buffer, pH 7.5. After another 4 days, the leaves clearly showed signs of viral infection, yellowing of the leaves, incipient necrosis of the conductive tissues, and a tendency to grow. Sectors showing GFP fluorescence were excised from the leaf with a cork borer and homogenized in 20 mM phosphate buffer, pH 7.5. Plant tissue residues were removed by centrifugation and the clear extract was used as an inoculum (1/100 dilution) for mechanical transfer to N. benthamiana leaves. Three days for secondary transfer, the leaves were observed under a fluorescence microscope and cells showing GFP fluorescence were searched. QPCR was used as the second independent method to determine the potential for inadvertent spread of the viral vector. The clear extract from the infected leaves was left at room temperature for 2 hours. During this time, most cytoplasmic mRNAs are partially or completely degraded. However, the RNA that is hidden inside the viral particles remains intact. After two hours, RNA was isolated from the extract using RNAzol reagent (MRC, Ohio, USA) according to the manufacturer's recommendations. The primer 3NTR-TMV was used for cDNA synthesis, which is complementary to both viral RNA and kRNA derived from the viral vector pDBlal: VV-GFP. The transcribed cDNA was diluted 1:20 and then analyzed by qPCR on a Light Cycler 2.0 instrument (Roche) using the DyNAmo-Capillary SYBR® Green qPCR Kit (Thermo) according to the manufacturer's recommendations. While detection of envelope protein (CP-TMV), which occurs only in genomic RNA of wt virus, was successful as early as 19 cycles +/- 1 cycle, detection with GFP-specific primers was at the background level (N. benthamiana infected only with wt TMV virus, without vector pDBlal: VV-GFP) i.e. 33rd cycle +/- 2 cycles. Both independent methods indicate that the RNA derived from the variable production plasmid of the invention is not effectively protected by the envelope protein of the virus in the viral particles, which significantly reduces the risk of its accidental transfer to the non-citrine plant.

Tabulka 2: Primery použité pro qPCR detekci GFP/CP-TMV ve virových částicíchTable 2: Primers used for qPCR detection of GFP / CP-TMV in virus particles

Název Name Sekvence Sequence 3NTR-TMV 3NTR-TMV gcaccacgtgtgattacggacacaatc gcaccacgtgtgattacggacacaatc qGFP-S qGFP-S TTTCTGTCAGTGGAGAGGGT TTTCTGTCAGTGGAGAGGGT qGFP-AS qGFP-AS CGTGTCTTGTAGTTCCCGTC CGTGTCTTGTAGTTCCCGTC qCPTMV-S qCPTMV-S CACTACTCCATCTCAGTTCGT CACTACTCCATCTCAGTTCGT qCPTMV-AS qCPTMV-AS AACAGTTACTTGTGGTGAAGG AACAGTTACTTGTGGTGAAGG

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Expresní systém pro biologicky bezpečnou expresi alespoň jednoho rekombinantního proteinu v rostlinách, vyznačený tím, že obsahujeAn expression system for the biologically safe expression of at least one recombinant protein in plants, characterized in that it comprises a) expresní kazetu pro produkci RNA dependentní RNA polymerázu tobamoviru, přičemž kódující oblast genu RdRp není ohraničena autentickými 5‘ a 3‘ NTR oblastmi pocházejícími ze stejného viru jako RdRp, ale NTR oblastmi z jiného viru nebo rostlinného genu;a) an expression cassette for the production of tobamovirus RNA-dependent RNA polymerase, wherein the coding region of the RdRp gene is not flanked by authentic 5 ‘and 3‘ NTR regions derived from the same virus as RdRp, but by NTR regions from another virus or plant gene; b) expresní kazetu pro produkci represoru genového silencingu PÍ9 z tombusviru; ab) an expression cassette for the production of the P19 gene silencing repressor from tombusvirus; and c) alespoň jednu produkční kazetu pro produkci mRNA obsahující následující elementy v uvedeném pořadí: 5’NTR tobamoviru, subgenomový promotor obalového proteinu tobamoviru, alespoň jeden gen kódující rekombinantní protein, který má být v rostlině exprimován, 3’NTR tobamoviru a ribozym pro správné sestřižení mRNA na konci 3’NTR tobamoviru.c) at least one production cassette for mRNA production comprising the following elements in that order: 5'NTR of tobamovirus, subgenomic promoter of tobamovirus envelope protein, at least one gene encoding recombinant protein to be expressed in the plant, 3'NTR of tobamovirus and ribozyme for correct splicing mRNA at the 3'NTR of tobamovirus. 2. Expresní systém podle nároku 1, vyznačený tím, že obsahuje plazmidy nesoucí expresní a/nebo produkční kazety podle nároku 1, přičemž expresní a/nebo produkční kazety jsou umístěny v T-DNA oblastech binárních vektorů.Expression system according to claim 1, characterized in that it comprises plasmids carrying the expression and / or production cassettes according to claim 1, wherein the expression and / or production cassettes are located in the T-DNA regions of the binary vectors. 3. Expresní systém podle nároku 2, vyznačený tím, že obě expresní kazety jsou umístěny v T-DNA jediného binárního plazmidu a produkční kazeta je umístěna v T-DNA dalšího plazmidu.The expression system of claim 2, wherein both expression cassettes are located in the T-DNA of a single binary plasmid and the production cassette is located in the T-DNA of another plasmid. 4. Expresní systém podle nároku 2 nebo 3, vyznačený tím, že plazmidy obsahují geny pro selekci v bakteriích a/nebo v rostlinném hostiteli, s výhodou vybrané z genů pro rezistenci na antibiotika a herbicidy.Expression system according to claim 2 or 3, characterized in that the plasmids contain genes for selection in bacteria and / or in a plant host, preferably selected from antibiotic and herbicide resistance genes. 5. Expresní systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že tobamovirem je virus mozaiky tabáku, a s výhodou obsahuje kazeta pro produkci RNA dependentní RNA polymerázy 5' NTR sekvenci viru leptané mozaiky tabáku.Expression system according to any one of the preceding claims, characterized in that the tobamovirus is a tobacco mosaic virus, and preferably comprises a cassette for producing RNA-dependent RNA polymerase 5 'NTR sequence of an etched tobacco mosaic virus. 6. Expresní systém podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačený tím, že jedna nebo obě expresní kazety jsou umístěny v plazmidu pod kontrolou regulačních sekvencí vybraných z promotorů CaMV35S, aktinu, ubikvitinu a NOS terminátoru.Expression system according to any one of claims 2 to 5, characterized in that one or both expression cassettes are placed in a plasmid under the control of regulatory sequences selected from the promoters CaMV35S, actin, ubiquitin and NOS terminator. 7. Expresní systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že kazeta pro produkci RNA dependentní RNA polymerázy obsahuje jeden nebo více intronů zlepšujících stabilitu plazmidu v E.coli a transport RdRp mRNA z jádra buňky do cytoplasmy.Expression system according to any one of the preceding claims, characterized in that the cassette for the production of RNA-dependent RNA polymerase contains one or more introns improving the stability of the plasmid in E. coli and the transport of RdRp mRNA from the cell nucleus to the cytoplasm. 8. Způsob získávání proteinů v rostlinách expresí s použitím expresního systému podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se do rostlinné buňky vnesou:A method for obtaining proteins in plants by expression using an expression system according to any one of the preceding claims, characterized in that the following are introduced into the plant cell: a) expresní kazeta produkující RNA dependentní RNA polymerázu (RdRp) tobamoviru, přičemž kódující oblast genu RdRp není ohraničena autentickými 5‘ a 3‘ NTR oblastmi pocházejícími ze stejného viru jako RdRp, ale NTR oblastmi z jiného viru nebo rostlinného genu;a) an expression cassette producing RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) of tobamovirus, wherein the coding region of the RdRp gene is not flanked by authentic 5 ‘and 3‘ NTR regions derived from the same virus as RdRp, but by NTR regions from another virus or plant gene; b) expresní kazeta produkující represor genového silencingu P19 z tombusviru; ab) an expression cassette producing the P19 gene silencing repressor from tombusvirus; and c) alespoň jedna produkční kazeta, která produkuje mRNA obsahující následující elementy v uvedeném pořadí: 5’NTR tobamoviru, subgenomový promotor obalového proteinu tobamoviru, alespoň jeden gen kódující rekombinantní protein, který má být v rostlině exprimován, 3’NTR tobamoviru a ribozym pro správné sestřižení mRNA na konci 3’NTR tobamoviru.c) at least one production cassette that produces mRNA containing the following elements in that order: tobamovirus 5'NTR, tobamovirus envelope protein subgenomic promoter, at least one gene encoding recombinant protein to be expressed in the plant, tobamovirus 3'NTR and ribozyme for proper mRNA splicing at the 3'NTR end of tobamovirus. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že se kazety vnesou do rostlinné buňky metodou vybranou z infekce in-vitro transkribovanou RNA, mechanicky pomocí plazmidové DNA nebo virovými částicemi, biolisticky nebo agroinfíltrace.The method according to claim 8, characterized in that the cassettes are introduced into the plant cell by a method selected from in-vitro infection by transcribed RNA, mechanically by means of plasmid DNA or viral particles, biolistically or by agroinfiltration. 10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačený tím, že rostlinami jsou rostliny Nicotiana benthamiana.The method according to claim 8 or 9, characterized in that the plants are Nicotiana benthamiana plants.
CZ2015-764A 2015-10-30 2015-10-30 Express system and method of protein express in plants CZ308137B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-764A CZ308137B6 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Express system and method of protein express in plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-764A CZ308137B6 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Express system and method of protein express in plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2015764A3 true CZ2015764A3 (en) 2017-05-31
CZ308137B6 CZ308137B6 (en) 2020-01-22

Family

ID=59021110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-764A CZ308137B6 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Express system and method of protein express in plants

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308137B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308137B6 (en) 2020-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mei et al. Protein expression and gene editing in monocots using foxtail mosaic virus vectors
Bouton et al. Foxtail mosaic virus: a viral vector for protein expression in cereals
Peyret et al. When plant virology met Agrobacterium: the rise of the deconstructed clones
Wydro et al. Optimization of transient Agrobacterium-mediated gene expression system in leaves of Nicotiana benthamiana.
Rajamaki et al. Control of nuclear and nucleolar localization of nuclear inclusion protein a of picorna-like Potato virus A in Nicotiana species
Saxena et al. Improved foreign gene expression in plants using a virus‐encoded suppressor of RNA silencing modified to be developmentally harmless
Gao et al. Enhanced transgene expression in sugarcane by co-expression of virus-encoded RNA silencing suppressors
MXPA03008667A (en) Processes and vectors for amplification or expression of nucleic acid sequences of interest in plants.
JP6850041B2 (en) Protein expression system in plant cells and its use
Sahoo et al. pSiM24 is a novel versatile gene expression vector for transient assays as well as stable expression of foreign genes in plants
Peng et al. A versatile plant rhabdovirus-based vector for gene silencing, miRNA expression and depletion, and antibody production
Yoon et al. Agrobacterium-mediated infection of whole plants by yellow dwarf viruses
AU2014278519B2 (en) Methods for generating transgenic plants
US20120042409A1 (en) Plant transformation using dna minicircles
Pérez-Alonso et al. Agrobacterium tumefaciens-mediated genetic transformation of Digitalis purpurea L.
JP2016533179A (en) Corn regulatory elements and uses thereof
Junqueira et al. A simplified approach to construct infectious cDNA clones of a tobamovirus in a binary vector
Dolgov et al. Pathogen-derived methods for improving resistance of transgenic plums (Prunus domestica L.) for Plum pox virus infection.
JP2016536979A (en) Corn regulatory elements and uses thereof
US20220235362A1 (en) Geminiviral vectors that reduce cell death and enhance expression of biopharmaceutical proteins
CZ2015764A3 (en) An expression system and the method of expression of proteins in plants
US11649465B2 (en) Methods and compositions for increasing expression of genes of interest in a plant by co-expression with p21
Bhat et al. Development of infectious clone of virus
Zhirnov et al. Induced expression of Serratia marcescens ribonuclease III gene in transgenic Nicotiana tabacum L. cv. SR1 tobacco plants
WO2011154611A2 (en) A method for enhanced protein synthesis