DE19935088A1 - DNA-Sequenzen, die sich zum spezifischen Nachweis von Pseudomonas putida KT2440 eignen - Google Patents
DNA-Sequenzen, die sich zum spezifischen Nachweis von Pseudomonas putida KT2440 eignenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die sich zum spezifischen Nachweis von Pseudomonas putida KT2440 eignen.
Description
Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die sich zum spezifischen Nachweis von Pseu
domonas putida KT2440 eignen.
Das Gram-negative Bodenbakterium Pseudomonas putida Stamm KT2440 ist durch die
US-amerikanische Gesundheitsbehörde (NIH [rec]) geprüft und als Sicherheitsstamm
deklariert worden. Mit der Zunahme der Bedenken im Hinblick auf sowohl die geschlos
sene als auch die offene biotechnologische Verwendung von Bakterienstämmen, die mit
pflanzen-, tier- oder humanpathogenen Bakterien verwandt sind, erhöht sich die Bedeu
tung dieses Sicherheitsstammes für verschiedene Anwendungen.
Ein wesentlicher Sicherheitsaspekt von Pseudomonas putida KT2440 ist das Fehlen von
potentiell pathogen Eigenschaften.
Zur Zeit ist die Verwendung von drei Bakteriengattungen, nämlich Escherichia coli
(Stämme chi-1776, MRC und K12), der asporogenen, thyminabhängigen Mutante des
Bacillus-subtilis-Stammes 168 und des oben beschriebenen Pseudomonas-putida-
KT2440-Stammes, jeweils mit den entsprechenden genetischen Vektoren, als "biologi
sche Sicherheitsmaßnahme" anerkannt. Die Verwendung dieser Bakterien für gentechni
sche Arbeiten gemäß der GenTSV reduziert in beträchtlichem Maße das Gefährdungs
potential und beeinflußt somit positiv die behördliche Gesamtbewertung der gentechni
schen Arbeiten in gentechnischen Anlagen.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß es zahlreiche Gene gibt, die ausschließlich in die
sem Organismus vorhanden sind und keine signifikanten Homologien zu Genen aus be
reits bekannten Organismen aufweisen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese
Gene nicht in dem mit Pseudomonas putida KT2440 nahe verwandten, aber humanpa
thogen Bakterienstamm Pseudomonas aeruginosa vorhanden sind. Diese für Pseudomo
nas putida KT2440 charakteristischen Gene und die davon abzuleitenden Funktionen
sind für die Sicherheit des Bakteriums maßgeblich.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung von DNA-Sequenzen gemäß Patent
anspruch 1, die sich zum spezifischen Nachweis von Pseudomonas putida KT2440 eig
nen, und zwar insbesondere in Gegenwart von anderen Bakterien der Gattung Pseudo
monas, beispielsweise Pseudomonas aeruginosa.
Im folgenden bedeutet die Angabe "ORF" einen offenen Leserahmen (open reading fra
me).
Durch die Bereitstellung derartiger DNA-Sequenzen lassen sich folgende Vorteile erzie
len.
Im Gegensatz zu den beiden anderen biologischen Sicherheitsstämmen zeichnet sich
Pseudomonas putida KT2440 durch eine sehr hohe katabolische Vielfalt und durch eine
hohe Überlebens- und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Standorte (Rhizosphäre und
Boden) aus. In Kombination mit den anerkannten Vektorsystemen kann dieses Bakterium
für Arbeiten mit rekombinierter DNS in den verschiedensten Bereichen der Biotechnolo
gie (z. B. als mikrobieller Produktionsstamm, für biologische Sanierungsverfahren etc.)
und der Biomedizin (z. B. als mikrobieller Impfstoffträger) eingesetzt werden. Die Ver
wendung der erfindungsgemäß offenbarten Gene bzw. Nucleinsäuresequenzen oder mo
difizierten Abwandlungen davon und der davon abgeleiteten Expressionsprodukte zum
Nachweis sind die Basis für die genetische Sicherheit dieses Stammes.
Die DNA-Sequenzen lassen sich mit üblichen molekularbiologischen Methoden (vgl. z. B. J. Sambrook, E. F. Fritsch, T. Maniatis, "Molecular Cloning, A Laboratory Manual",
Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York, 1989) in bekannte und optimierte Ex
pressionsvektoren insertieren, wodurch die entsprechende Transformation, Selektion und
Klonierung von Zellen möglich ist, die dann zur Synthese der Expressionsprodukte durch
Fermentation in der Lage sind. Wenn ein überproduzierender Zellklon gewählt wird, las
sen sich die gewünschten Expressionsprodukte leicht in großen Mengen herstellen und
gewinnen.
Die Kenntnis der DNA-Sequenzen gestattet die gezielte Mutagenese ("site-directed
mutagenesis") mit üblichen gentechnischen Methoden und somit die Konstruktion von
optimierten Expressionsprodukten ("protein engineering").
Ferner ist die Modulation der Expression der kodierenden Sequenzen, insbesondere in
Bakterien der Gattung Pseudomouas, beispielsweise der Pseudomonas-putida- oder
Pseudomonas-fluoreszenz-Gruppe, möglich. Unter Modulation wird allgemein eine Be
einflußung der Expression verstanden, z. B. das An- und Ausschalten oder die Erhö
hung/Erniedrigung der Expression.
Die Erfindung betrifft somit ferner einen rekombinierten Expressionsvektor nach Patent
anspruch 2, damit transformierte Zellen nach Patentanspruch 3, ein Verfahren zur Her
stellung von Expressionsprodukten nach Patentanspruch 5, Expressionsprodukte- bzw.
Teilexpressionsprodukte nach Patentanspruch 6, synthetische Peptide bzw. Proteine nach
Patentanspruch 7, poly- bzw. monoklonale Antikörper nach Patentanspruch 8 bzw. 9,
Hybridomzellen nach Patentanspruch 10, transgene Pflanzen nach Patentanspruch 13 so
wie die Verwendung der DNA-Sequenzen als Sonden bzw. PCR-Primer nach Patentan
spruch 15 und ein Verfahren zum spezifischen Nachweis von Pseudomonas putida
KT2440 nach Patentanspruch 16.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Verfahren zum Anzüchten beliebiger Zellen, zur Isolierung der DNA daraus sowie zu
deren Amplifikation, z. B. durch die Polymerasekettenreaktion, und deren Sequenzierung
sind im Stand der Technik bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Das glei
che gilt für die Rekombination von DNA-Sequenzen, die Konstruktion/Rekombination
von geeigneten Expressionsvektoren und die Transformation/Transfektion von beliebigen
Zellen mit molekularbiologischen Techniken, die Identifikation/Selektion von geeigneten
Klonen und deren Anzüchtung und die Gewinnung, Reinigung und Charakterisierung der
von diesen Klonen produzierten Expressionsprodukte (vgl. beispielsweise das oben zi
tierte Standardwerk von Maniatis et al.; D. S. T. Nicholl, "Gentechnische Methoden",
Spektrum Akademischer Verlag, 1995; C. R. Newton, A. Graham, "PCR", Spektrum
Akademischer Verlag, 1994; F. Lotspeich/H. Zorbas (Hrsg.), "Bioanalytik", Spektrum
Akademischer Verlag, 1998). Auch die Herstellung und Markierung von poly- oder
monoklonalen Antikörpern bzw. die Herstellung der die letzteren bildenden Hybridome
ist seit langem bekannt (vgl. beispielsweise: E. Harlow, D. Lane, "Antibodies, A Labo
ratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory, 1988; E. Lidell, I. Weeks, "Antikörper-
Techniken", Spektrum Akademischer Verlag, 1996).
Der spezifische Nachweis von Genen oder Nucleinsäuresequenzen oder Proteinen oder
von diese enthaltenden oder sezernierenden Zellen zur Identifizierung der Zellen oder
diese enthaltenden multizellulären Organismen ist ebenfalls bekannt (vgl. die oben ange
gebenen Literaturstellen).
Claims (19)
1. DNA-Sequenzen, die ausgewählt sind unter:
- a) den folgenden DNA-Sequenzen:
oder deren komplementären Strängen, - b) DNA-Sequenzen, die unter stringenten Bedingungen an die Proteine kodierenden Regionen der in (a) definierten DNA-Sequenzen oder an Fragmente davon hybridisieren,
- c) DNA-Sequenzen, die wegen der Degeneration des genetischen Kodes an die un ter (a) und/oder (b) definierten DNA-Sequenzen hybridisieren,
- d) alle Variationen und durch Substitution, Insertion oder Deletion von Nucleotiden entstandene Mutanten der unter (a) bis (c) definierten DNA-Sequenzen, die isofunktio nelle Expressionsprodukte ergeben.
2. Rekombinierter Expressionsvektor, der eine DNA-Sequenz nach Anspruch 1 ent
hält.
3. Prokaryotische oder eukaryotische Zelle, die mit einer DNA-Sequenz nach An
spruch 1 oder mit einem rekombinierten Expressionsvektor nach Anspruch 2 transfor
miert oder transfiziert ist.
4. Zelle nach Anspruch 3, wobei die Zelle von Bakterien, insbesondere der Gattung
Pseudomonas, z. B. Pseudomonas putida oder Pseudomonas fiuoreszenz, vorzugsweise
Pseudomonas putida KT2440, stammt.
5. Verfahren zur Herstellung von Expressionsprodukten, bei dem eine Zelle nach
Anspruch 3 oder 4 in einem geeigneten Kulturmedium kultiviert und die Expressionspro
dukte aus dem Medium isoliert werden.
6. Expressionsprodukt oder Teilexpressionsprodukt einer DNA-Sequenz nach An
spruch 1.
7. Synthetisches Peptid oder Protein mit der Aminosäuresequenz eines Expressions
produktes oder Teilexpressionsproduktes nach Anspruch 6.
8. Polyklonaler Antikörper, der spezifisch gegen ein Expressionsprodukt oder Tei
lexpressionsprodukt nach Anspruch 6 oder gegen ein synthetisches Peptid oder Protein
nach Anspruch 7 gerichtet ist.
9. Monoklonaler Antikörper, der spezifisch gegen ein Expressionsprodukt oder Tei
lexpressionsprodukt nach Anspruch 6 oder gegen ein synthetisches Peptid oder Protein
nach Anspruch 7 gerichtet ist.
10. Hybridomzelle, die einen monoklonalen Antikörper nach Anspruch 9 bildet.
11. DNA-Sequenz nach Anspruch 1 oder poly- oder monoklonaler Antikörper nach
Anspruch 8 bzw. 9, die/der nachweisbar markiert ist.
12. DNA-Sequenz oder poly- oder monoklonaler Antikörper nach Anspruch 11, wobei
die Markierung eine oder mehrere radioaktive, farbige oder fluoreszierende Gruppen,
Gruppen zur Immobilisierung an einer festen Phase und/oder Gruppen für eine indirekte
oder direkte Reaktion, insbesondere durch Konjugation mit einem Hapten, insbesondere
Biotin, Digoxigenin, Fluorescein oder 2,4-Dinitrophenol, bzw. im Falle von Antikörpern
insbesondere mit Hilfe von enzymkonjugierten Sekundärantikörpern, des auf Biotin/Avi
din(Streptavidin) oder des auf kolloidalem Gold beruhenden Systems, umfaßt.
13. Transgene Pflanze, die transformierte oder transfizierte Zellen nach Anspruch 3
enthält.
14. Transgene Pflanze nach Anspruch 13, die zu den Leguminosen gehört.
15. Verwendung von DNA-Sequenzen nach Anspruch 1 oder Teilsequenzen davon als
Sonden zum Nachweis oder zur Isolierung von "Full-length"-cDNA-Sequenzen und/oder
als Primer zur Amplifikation derartiger "Full-length"-cDNA-Sequenzen durch die Poly
merasekettenreaktion.
16. Verfahren zum spezifischen Nachweis von Pseudomonas putida KT2440, bei dem
als Sonde eine DNA-Sequenz oder ein poly- oder monoklonaler Antikörper nach An
spruch 11 oder 12 verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Sonde an einem festen Träger immobili
siert ist.
18. Verwendung einer oder mehrerer DNA-Sequenzen gemäß Anspruch 1 zur
Herstellung von DNA-Chips.
19. DNA-Chips, erhältlich unter Verwendung einer oder mehrerer DNA-
Sequenzen gemäß Anspruch 1.
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