DE19923567A1 - Gene des 1-Desoxy-D-xylulose-Biosynthesewegs - Google Patents
Gene des 1-Desoxy-D-xylulose-BiosynthesewegsInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft das 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphatreduktoisomerase-Gen, das 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase-Gen und das gcpE-Gen des 1-Desoxy-D-xylulose-Biosynthesewegs und ihre Verwendung zur Transformation von Vektoren, Wirtsorganismen und Pflanzen und zur Bestimmung von Stoffen, die diesen Biosyntheseweg inhibieren.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die bei Inte
gration in das Genom von Viren, Eukaryonten und Prokaryonten
die Isoprenoid-Biosynthese verändern sowie gentechnologische
Verfahren zur Herstellung dieser transgenen Viren, Eukaryonten
und Prokaryonten. Außerdem betrifft sie Verfahren zur Identifi
ziereung von Stoffen mit herbizider, antimikrobieller, antipa
rasitärer, antiviraler, fungizider, bakterizider Wirkung bei
Pflanzen und antimikrobieller, antiparasitärer, antimykoti
scher, antibakterieller und antiviraler Wirkung bei Mensch und
Tier.
Der Biosyntheseweg zur Bildung von Isoprenoiden über den klas
sischen Acetat/ Mevalonat-Weg und einen alternativen, Mevalo
nat-unabhängigen Biosyntheseweg, den Desoxy-D-xylulose-
Phosphat-Weg, ist bereits bekannt (Rohmer, M., Knani, M., Simo
nin, P., Sutter, B., and Sahm, H. (1993): Biochem. J. 295: 517-
524).
Es ist aber nicht bekannt, wie und über welche Wege in Viren,
Eukaryonten und Prokaryonten eine Änderung der Isoprenoidkon
zentration über den Desoxy-D-xylulose-Phoshat-Weg erreicht wer
den kann. In Fig. 1 ist dieser Biosyntheseweg dargestellt.
Es werden daher DNA-Sequenzen zur Verfügung gestellt, die für
die 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase (DOXP-Synthase), :
1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphatreduktoisomerase(DOXP-
Reduktoisomerase) oder das essentielle gcpß-Protein kodieren.
Alle drei Gene und Enzyme sind an der Isoprenoid-Biosynthese
beteiligt.
Das gcpE-Protein hat zusätzlich noch eine Kinasefunktion und
katalysiert die Phosphorylierung eines Zuckers oder eines Phos
phorzuckers oder einer Vorstufe der Isoprenoidbiosynthese, ins
besondere die Phosphorylierung von 2-C-Methyl-D-erythritol, 2-
C-Methyl-D-erythritol-phosphat, insbesondere 2-C-Methyl-D-
erythritol-4-phosphat, 2-C-Methyl-D-erythrose, 2-C-Methyl-D
erythrose-phosphat, insbesondere 2-C-Methyl-D-erythrose-4-
phosphat. In der Vorstufe der Isoprenoidsynthese katalysiert
das gcpE-Protein insbesondere die Phosphorylierung der folgen
den Substanzen:
CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-OH CH2=C(CH3)-CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CO-CH2-OH, CH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-O-PO(OH)2,(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-OH CHO-CH(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CHO-CH(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-OH CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH.
CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-OH CH2=C(CH3)-CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CO-CH2-OH, CH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-O-PO(OH)2,(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-OH CHO-CH(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CHO-CH(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-OH CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH.
Die DOXP-Synthase katalysiert die Kondensation von Pyruvat und
Glyceraldehyd-3-phosphat zu 1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphat und
die DOXP-Reduktoisomerase katalysiert die Umwandlung von 1-
Deoxy-D-xylulose-5-phosphat zu 2-C-Methyl-D-erythritol-4-
phosphat. (siehe Fig. 1).
Die Erfindung betrifft die folgenden DNA-Sequenzen:
DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:2 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:2, worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, ohne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu reduzieren,
DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:4 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:4, worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, ohne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu reduzieren,
sowie DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:6 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Ana loges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:6, worin ei ne oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, ohne die enzymati sche Wirkung des Polypeptids wesentlich zu reduzieren.
DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:2 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:2, worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, ohne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu reduzieren,
DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:4 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:4, worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, ohne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu reduzieren,
sowie DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:6 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Ana loges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:6, worin ei ne oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, ohne die enzymati sche Wirkung des Polypeptids wesentlich zu reduzieren.
Die Gene und ihre Genprodukte (Polypeptide) sind im Sequenzpro
tokoll mit ihrer Primärstruktur aufgeführt und haben folgende
Zuordnung:
SEQ ID NO:1: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphatreduktoisomerase-Gen
SEQ ID NO:2: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphatreduktoisomerase
SEQ ID NO:3: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase-Gen
SEQ ID NO:4: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase
SEQ ID NO:5: gcpE-Gen
SEQ ID NO:6: gcpE-Protein.
SEQ ID NO:1: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphatreduktoisomerase-Gen
SEQ ID NO:2: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphatreduktoisomerase
SEQ ID NO:3: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase-Gen
SEQ ID NO:4: 1-Desoxy-D-xylulose-5-phosphat-Synthase
SEQ ID NO:5: gcpE-Gen
SEQ ID NO:6: gcpE-Protein.
Die DNA-Sequenzen stammen alle aus Plasmodium falciparum.
Außer den im Sequenzprotokoll genannten DNA-Sequenzen sind auch
solche geeignet, die infolge der Degeneration des genetischen
Codes eine andere DNA-Sequenz besitzen, jedoch für das gleiche
Polypeptid oder für ein Analoges oder Derivat des Polypeptids
gemäß, worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzuge
fügt oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind,
ohne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu re
duzieren.
Die erfindungsgemäßen Sequenzen eignen sich für die Expression
von Genen in Viren, Eukaryonten und Prokaryonten, die für die
Isoprenoid-Biosynthese des 1-Desoxy-D-xylulose-Wegs verantwort
lich sind.
Erfindungsgemäß gehören zu den Eukaryonten oder eukaryontischen
Zellen tierischen Zellen, Pflanzenzellen, Algen, Hefen, Pilze
und zu den Prokaryonten oder prokaryontischen Bakterien Archae
bakterien und Eubakterien.
Bei Integration einer DNA-Sequenz in ein Genom, auf der eine
der oben angegebenen DNA-Sequenzen lokalisiert ist, wird die
Expression der oben beschriebenen Gene in Viren, Eukaryonten
und Prokaryonten ermöglicht. Die erfindungsgemäß transformier
ten Viren, Eukaryonten und Prokaryonten werden in an sich be
kannter Weise gezüchtet und das währenddessen gebildete Isopre
noid isoliert und gegebenenfalls gereinigt. Nicht alle Isopre
noide müssen isoliert werden, da die Isoprenoide in einigen
Fällen direkt in die Raumluft abgegeben werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von
transgenen Viren, Eukaryonten und Prokaryonten zur Veränderung
des Isoprenoid-Gehaltes, das die folgenden Schritte enthält.
- a) Herstellung einer DNA-Sequenz mit folgenden Teilsequenzen
- a) Promotor, der in Viren, Eukaryonten und Prokaryonten aktiv ist und die Bildung einer RNA im vorgesehenen Zielgewebe oder den Zielzellen sicherstellt,
- b) DNA-Sequenz, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:2,4 oder 6 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein Analoges oder Derivat des Polypeptids ge mäß SEQ ID NO:2,4 oder 6,
- c) 3'-nichttranslatierte Sequenz, die in Viren, Eukaryon ten und Prokaryonten zur Addition von Poly-A Resten an das 3'-Ende der RNA führt,
- b) Transfer und Einbau der DNA-Sequenz in das Genom von Viren, prokaryontischen oder eukaryontischen Zellen mit oder ohne Verwendung eines Vektors (z. B. Plasmid, virale DNA).
Aus den transformierten Pflanzenzellen können die intakten gan
zen Pflanzen regeneriert werden.
Die für die Proteine kodierenden Sequenzen der Proteine mit den
Nukleotidabfolgen Seq ID NO:1, Seq ID NO:3 und Seq ID NO: 5
können mit einem die Transkription in bestimmten Organen oder
Zellen sicherstelleneden Promotor versehen werden, der in sen
se-Orientierung (3'-Ende des Promotors zum 5'-Ende der kodie
renden Sequenz) an die Sequenz, die das zu bildende Protein ko
diert, gekoppelt ist. An das 3'-Ende der kodierenden Seqeunz
wird ein die Termination der mRNA-Synthese bestimmendes Termi
nationssigrial angehängt. Um das zu exprimierende Protein in be
stimmte subzelluläre Kompartimente, wie Chloroplasten, Amy
loplasten, Mitochondrien, Vakuole, Cytosol oder Interzellu
larräume zu dirigieren, kann zwischen den Promotor und die ko
dierende Sequenz noch eine für eine sogenannte Signalsequenz
oder ein Transitpeptid kodierende Sequenz gesetzt werden. Die
Sequenz muß im gleichen Leserahmen wie die kodierende Sequenz
des Proteins sein. Zur Vorbereitung der Einführung der erfin
dungsgemäßen DNA-Sequenzen in höhere Pflanzen sind eine große
Anzahl von Klonierungsvektoren verfügbar, die ein Replikations
signal für E.coli und einen Marker beinhalten, der eine Selek
tion der transformierten Zellen erlaubt. Beispiele für Vektoren
sind pBR 322, pUC-Serien, M13mp-Serien, pACYC 184, EMBL 3 usw.
Je nach Einführungsmethode gewünschter Gene in die Pflanze kön
nen weitere DNA-Sequenzen erforderlich sein. Werden zum Bei
spiel für die Transformation der Pflanzenzelle das Ti- oder Ri-
Plasmid verwendet, so muß mindestens eine rechte Begrenzung,
häufig jedoch die rechte und die linke Begrenzung der Ti- und
Ri-Plasmid T-DNA als Flankenbereich den einzuführenden Genen
eingefügt werden. Die Verwendung von T-DNA für die Transforma
tion von Pflanzenzellen ist intensiv untersucht und ausreichend
in EP 120516; Hoekama, in: The Binary Plant Vector System,
Offset-drukkerij Kanters B. V. Alblasserdam (1985), Chapter V;
Fraley et al., Crit.Rev.Plant Sci. 4, 1-46 und An et al. (1985)
EMBO J. 4, 277-287 beschrieben worden. Ist die eingeführte DNA
einmal im Genom integriert, so ist sie in der Regel stabil und
bleibt auch in den Nachkommen der ursprünglich transformierten
Zellen erhalten. Sie erhält normalerweise einen Selektionsmar
ker, der den transformierten Pflanzenzellen Resistenz gegenüber
einem Biozid oder einem Antibiotikum, wie Kanamycin, G 418,
Bleomycin, Hygromycin oder Phosphinotricin u. a. vermittelt. Der
individuell verwendete Marker sollte daher die selektion trans
formierter Zellen gegenüber Zellen, denen die eingefügte DNA
fehlt, gestatten.
Für die Einführung von DNA in eine Pflanze stehen viele Techni
ken zur Verfügung. Diese Techniken umfassen die Transformation
mit Hilfe von Agrobakterien, z. B. Agrobacterium tumefaciens,
die Fusion von Protoplasten, die Mikroinjektion von DNA, die
Elekroporation, sowie ballistische Methoden und die Virusinfek
tion. Aus dem transformierten Pflanzenmaterial können dann im
geeigneten Medium, welches Antibiotika oder Biozide zur Selek
tion enthalten kann, wieder ganze Pflanzen regeneriert werden.
Bei der Injektion und Elektroporation sind an sich keine spezi
ellen Anforderungen an die Plasmide gestellt. Sollen aber aus
derartig transformierten Zellen ganze Pflanzen regeneriert wer
den, ist die Anwesenheit eines selektierbaren Markergens not
wendig. Die transformierten Zellen wachsen innerhalb der Pflan
zen in der üblichen Weise (McCormick et al. (1986), Plant Cell
Reports 5, 81-84). Die Pflanzen können normal angezogen werden
und mit Pflanzen, die die gleiche transformierte Erbanlage oder
andere Erbanlagen haben, gekreuzt werden. Die daraus entstehen
den Individuen haben die entsprechenden phänotypischen Eigen
schaften.
Weiterhin sind Gegenstand der Erfindung Expressionsvektoren,
die eine oder mehrere der erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen ent
halten. Solche Expressionsvektoren erhält man, indem man die
erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen mit geeigneten funktionellen
Regulationssignalen versieht. Solche Regulationssignale sind
DNA-Sequenzen, die für die Expression verantwortlich sind, bei
spielsweise Promotoren, Operatoren, Enhancer, ribosomale Bin
dungsstellen, uhd die vom Wirtsorganismus erkannt werden.
Gegebenenfalls können noch weitere Regulationssignale, die bei
spielsweise Replikation oder Rekombination der rekombinanten
DNA im Wirtsorganismus steuern, Bestandteil des Expressionsvek
tors sein.
Ebenso gehören die mit den erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen oder
Expressionsvektoren transformierten Wirtsorganismen zum Gegen
stand der Erfindung.
Für die Expression der erfindungsgemäßen Enzyme eignen sich be
sonders solche Wirtszellen und Organismen, die keine intrinsi
schen Enzyme mit der Funktion der DOXP-Synthase, der DOXP-
Reduktoisomerase oder des gcpE-Proteins aufweisen. Dies trifft
für Archaebacterien, Tiere, Pilze, Schleimpilze und einige Eu
bakterien zu. Durch das Fehlen dieser intrinsischen Enzymakti
vitäten wird die Detektion und Aufreinigung der rekombinanten
Enzyme wesentlich erleichtert. Auch wird es erst dadurch mög
lich, mit geringem Aufwand die Aktivität und insbesondere die
Hemmung der Aktivität der erfindungsgemäßen rekombinanten Enzy
me durch verschiedenen Chemikalien und Pharmaka in Rohextrakten
aus den Wirtszellen zu messen.
Die Expression der erfindungsgemäßen Enzyme erfolgt vorteilhaf
terweise dann in eukaryontischen Zellen, wenn posttranslatori
sche Modifikationen und eine native Faltung der Polypeptidkette
erreicht werden soll. Außerdem wird in Abhängigkeit vom Expres
sionssystem bei der Expression genomischer DNA-Sequenzen er
reicht, daß Introns durch Spleißen der DNA beseitigt und die
Enzyme in der für die Parasiten charakteristischen Polypep
tidsequenz produziert werden. Für Introns codierende Sequenzen
können auch durch rekombinante DNA-Technologie aus den zu ex
primierenden DNA-Sequenzen beseitigt oder experimentell einge
fügt werden.
Die Isolierung des Proteins kann aus der Wirtszelle oder dem
Kulturüberstand der Wirtszelle nach dem Fachmann bekannten Ver
fahren erfolgen. Es kann auch eine in vitro Reaktivierung der
Enzyme erforderlich sein.
Zur Erleichterung der Aufreinigung können die erfindungsgemäßen
Enzyme oder Teilsequenzen der Enzyme als Fusionsprotein mit
verschiedenen Peptidketten exprimiert werden. Dazu eigenen sich
besonders Oligo-Histidin-Sequenzen und Sequenzen, die von der
Glutathion-S-Transferase, Thioredoxin oder Calmodulin-bindenden
Peptiden abgeleitet sind. Fusionen mit Thioredoxin-abgeleiteten
Sequenzen eignen sich besonders für prokaryontische Expression,
da dadurch die Löslichkeit der rekombinanten Enzyme erhöht
wird.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Enzyme oder Teilsequen
zen der Enzyme als Fusionsprotein mit solchen, dem Fachmann be
kannten, Peptidketten exprimiert werden, daß die rekombinanten
Enzyme in das extrazelluläre Millieu oder in bestimmte Kompar
timente der Wirtszellen transportiert werden. Dadurch kann so
wohl die Aufreinigung, als auch die Untersuchung der biologi
schen Aktivität der Enzyme erleichtert werden.
Bei der Expression der erfindungsgemäßen Enzyme kann es sich
als zweckmäßig erweisen, einzelne Codone zu verändern. Dabei
ist der gezielte Austausch von Basen in der kodierenden Region
auch sinnvoll, wenn die genutzten Codone in den Parasiten ab
weichend sind von der Codonnutzung im heterologen Expressions
system, um eine optimale Synthese des Proteins zu gewährlei
sten. Zudem sind oft Deletionen von nicht-translatierten 5' bzw.
3'-Abschnitten sinnvoll, beispielsweise wenn mehrere destabili
sierende Sequenzmotive ATTTA im 3'-Bereich der DNA vorliegen.
Dann sollten diese bei der bevorzugen Expression in Eukaryonten
deletiert werden. Veränderungen dieser Art sind Deletionen, Ad
ditionen oder Austausch von Basen und ebenfalls Gegenstand der
vorliegenden Erfindung.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Enzyme unter standardi
sierten Bedingungen durch dem Fachmann bekannte Techniken durch
in vitro-Translation gewonnen werden. Dafür geeignete Systeme
sind Kaninchen-Reticulozyten- und Weizenkeimextrakte und Bakte
rienlysate. Auch kann in vitro transskribierte mRNA in Xenopus-
Oocyten translatiert werden.
Durch chemische Synthese können Oligo- und Polypeptide herge
stellt werden, der Sequenzen aus der Peptidsequenz der erfin
dungsgemäßen Enzyme abgeleitet sind. Bei geeigneter Wahl der
Sequenzen besitzen derartige Peptide Eigenschaften, die für die
vollständigen erfindungsgemäßen Enzyme charakteristisch sind.
Derartige Peptide können in großen Mengen hergestellt werden
und eignen sich besonders für Studien über die Kinetik der En
zymaktivität, die Regulation der Enzymaktivität, die dreidimen
sionale Struktur der Enzyme, die Hemmung der Enzymaktivität
durch verschiedenen Chemikalien und Pharmaka und die Bindungs
geometrie und Bindungsaffinität verschiedener Liganden.
Vorzugsweise wird zur rekombinanten Herstellung der erfindungs
gemäßen Enzyme eine DNA mit den Nukleotiden aus den Sequenzen
SEQ ID NO: 1, 3 und 5 verwendet.
Wie in dem dieser Anmeldung zugrundeliegenden Prioritätsdoku
ment beschrieben, hat sich herausgestellt, daß in vielen Para
siten, Bakterien, Viren und Pilzen dieser der Desoxy-D-
xylulose-Phosphat-Stoffwechselweg ebenfalls vorliegt.
Die Erfindung umfaßt daher außerdem ein Verfahren zum Screening
einer Verbindung. Gemäß diesem Verfahren wird ein Wirtsorganis
mus, der einen rekombinanten Expressionsvektor enthält, wobei
der Vektor zumindest einen Teil der Olignukleotidsequenz gemäß
SEQ ID NO:1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 oder Varianten oder
Homologe dieser aufweist, und außerdem eine Verbindung, von der
vermutet wird, daß sie eine antimikrobielle, antiparasitäre,
antibakterielle, antivirale und antimykotische Wirkung bei
Mensch und Tier oder eine antimikrobielle, antivirale, bakteri
zide, herbizide oder fungizide Wirkung bei Pflanzen hat, be
reitgestellt. Anschließend wird der Wirtsorganismus mit der
Verbindung in Kontakt gebracht und die Wirksamkeit der Verbin
dung bestimmt.
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung sind Methoden zur Be
stimmung der enzymatische Aktivität des gcpE-Proteins. Diese
kann nach den bekannten Anleitungen bestimmt werden. Hierbei
wird die Phosphorylierung eines Zuckers oder eines Phosphorzuc
kers oder einer Vorstufe der Isoprenoidbiosynthese, insbeson
dere die Phosphorylierung von 2-C-Methyl-D-erythritol, 2-C-
Methyl-D-erythritol-phosphat, insbesondere 2-C-Methyl-D-
erythritol-4-phosphat, 2-C-Methyl-D-erythrose, 2-C-Methyl-D-
erythrose-phosphat, insbesondere 2-C-Methyl-D-erythrose-4-
phosphat, detektiert. Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung
ist die Verwendung dieser Meßverfahren zur Ermittlung von Stof
fen, die die Aktivität der jeweiligen Enzyme inhibieren.
Analog erfolgt die Bestimmung der Aktivitäten von DOXP-Synthase
und DOXP-Reduktoisomerase. Für die Bestimmung der DOXP-
Synthase-Aktivität eignen sich auch fluorimetrische Verfahren,
wie von Querol et al. beschrieben (Querol et al. Abstracts 4tn
european symposium on plant isoprenoids, Barcelona 21-23 April
1999).
Claims (15)
1. DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:
2 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein
Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:2,
worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt
oder durch andere Aminosäuren substittuiert worden sind, oh
ne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu
reduzieren.
2. DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:
4 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein
Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:4,
worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt
oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, oh
ne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu
reduzieren.
3. DNA-Sequenzen, die für ein Polypeptid mit der in SEQ ID NO:
6 dargestellten Aminosäuresequenz codieren oder für ein
Analoges oder Derivat des Polypeptids gemäß SEQ ID NO:6,
worin eine oder mehrere Aminosäuren deletiert, hinzugefügt
oder durch andere Aminosäuren substituiert worden sind, oh
ne die enzymatische Wirkung des Polypeptids wesentlich zu
reduzieren.
4. DNA-Sequenz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie außerdem funktionelle Regulations
signale, insbesondere Promotoren, Operatoren, Enhancer, ri
bosomale Bindungsstellen, aufweist.
5. DNA-Sequenz mit folgenden Teilsequenzen
- a) Promotor, der in Viren, Eukaryonten und Prokaryonten aktiv ist und die Bildung einer RNA im vorgesehenen Zielgewebe oder den Zielzellen sicherstellt,
- b) DNA-Sequenzen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
- c) 3'-nichttranslatierte Sequenz, die in Viren, Eukaryon ten und Prokaryonten zur Addition von Poly-A Resten an das 3'-Ende der RNA führt.
6. Verfahren zur Herstellung von transgenen Viren, Eukaryonten
und Prokaryonten zur Veränderung des Isoprenoid-Gehaltes,
dadurch gekennzeichnet, daß eine DNA-Sequenz gemäß Anspruch
4 oder 5 in das Genom von Viren, eukaryontischen und proka
ryontischen Zellen mit oder ohne Verwendung eines Plasmids
transferiert und eingebaut wird.
7. Expressionsvektor, enthaltend eine oder mehrere DNA-
Sequenzen gemäß Anspruch 1 bis 3.
8. Protein, welches am 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphat-
Stoffwechselweges beteiligt ist und a) codiert wird von der
in DNA-Sequenz SEQ ID NO: 1, 3, 5 oder b) codiert wird von
DNA-Sequenzen, die mit den DNA-Sequenzen SEQ ID NO: 1, 3, 5
oder Fragmenten dieser DNA-Sequenzen im DNA-Bereich, der
für das reife Protein codiert, hybridisieren.
9. Protein nach den Anspruch 8, erhältlich aus den Kulturüber
ständen von Parasiten oder aus den aufgeschlossenen Parasi
ten und Aufreinigung über chromatographische und elektro
phoretische Techniken.
10. Protein nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß es a) das Produkt einer viralen, prokaryonti
schen oder eukaryontischen Expression einer exogenen DNA
ist, b) codiert wird von den Sequenzen SEQ ID NO: 1, 3 oder
5 oder codiert wird von DNA-Sequenzen, die mit den in den
DNA-Sequenzen SEQ ID NO: 1, 3 oder 5 oder Fragmenten dieser
DNA-Sequenzen im DNA-Bereich, der für das reife Protein ko
diert, hybridisieren, oder c) codiert wird von DNA-
Sequenzen, die ohne Degeneration des genetischen Codes mit
den in b) definierten Sequenzen hybridisieren würden und
für ein Polypeptid mit entsprechender Aminosäure-Sequenz
kodieren.
11. Protein gemäß einem der vorangehenden Ansprüchen, welches
aus den Aminosäuren von Sequenz SEQ ID NO: 2, 4 und 6 be
steht.
12. Verfahren zur Bestimmung der enzymatische Aktivität des
gcpE-Proteins, dadurch gekennzeichnet., daß Phosphorylierung
eines Zuckers oder eines Phosphorzuckers oder einer Vdrstu
fe der Isoprenoidbiosynthese, insbesondere die Phosphory
lierung von 2-C-Methyl-D-erythritol, 2-C-Methyl-D-
erythritol-phosphat, insbesondere 2-C-Methyl-D-erythritol-
4-phosphat, 2-C-Methyl-D-erythrose, 2-C-Methyl-D-erythrose
phosphat, insbesondere 2-C-Methyl-D-erythrose-4-phosphat,
und der Phosphat- und Alkoholvorstufen, detektiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Phosphorylierung der folgenden Phosphate oder Alkohole de
tektiert wird:
CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-OH CH2=C(CH3)CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CO-CH2-OH, OH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-OH CHO-CH(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CHO-OH(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-OH CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH
CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(CH3)=C(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-CH(CH3)-CO-CH2-OH CH2=C(CH3)CO-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CO-CH2-OH, OH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH2(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(=CH2)-C(OH)-CH2-OH CHO-CH(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CHO-OH(CH3)-CH(OH)-CH2-OH, CH(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-O-PO(OH)2, CH2(OH)-C(OH)(CH3)-CH=CH-OH CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-O-PO(OH)2, CH(OH)=C(CH3)-CH(OH)-CH2-OH
14. Verfahren zum Screening einer Verbindung, wobei das Verfah
ren umfaßt:
- a) Bereitstellen einer Wirtszelle, die einen rekombinanten Expresslonsvektor enthält, wobei der Vektor zumindest einen Teil der Olignukleotidsequenz gemäß SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3 oder SEQ ID NO:5 oder Varianten oder Ana loga dieser aufweist, und außerdem. eine Verbindung, von der vermutet wird, daß sie eine antimykotische, antibio tische, antiparasitäre oder antivirale Wirkung bei Mensch und Tier hat,
- b) In-Kontakt-Bringen der Wirtszelle mit der Verbindung und
- c) Bestimmung der antimikrobiellen, antimykotischen, anti biotischen, antiparasitären oder antiviralen Wirksamkeit der Verbindung.
15. Verfahren zum Screening einer Verbindung, wobei das Verfah
ren umfaßt:
- a) Bereitstellen einer Wirtszelle, die einen rekombinanten Expressionsvektor enthält, wobei der Vektor zumindest einen Teil der Olignukleotidsequenz gemäß SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:3 oder SEQ ID NO:5 oder Varianten oder Ana loga dieser aufweist, und außerdem eine Verbindung, von der vermutet wird, daß sie eine antimikrobielle, antivi rale, antiparasitäre, bakterizide, fungizide oder herbi zide Wirkung bei Pflanzen hat,
- b) In-Kontakt-Bringen der Wirtszelle mit der Verbindung und
- c) Bestimmung der antimikrobiellen, antiviralen, antipara sitären, bakteriziden, fungiziden oder herbiziden Wirk samkeit der Verbindung.
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