EP0716708A1 - Medium chain-specific thioesterases - Google Patents

Medium chain-specific thioesterases

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Publication number
EP0716708A1
EP0716708A1 EP94928311A EP94928311A EP0716708A1 EP 0716708 A1 EP0716708 A1 EP 0716708A1 EP 94928311 A EP94928311 A EP 94928311A EP 94928311 A EP94928311 A EP 94928311A EP 0716708 A1 EP0716708 A1 EP 0716708A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acp
thioesterase
specific acyl
acyl
specific
Prior art date
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Ceased
Application number
EP94928311A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Reinhard TÖPFER
Norbert Martini
Jozef Schell
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Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Publication of EP0716708A1 publication Critical patent/EP0716708A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • 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
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • C12N15/8247Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine involving modified lipid metabolism, e.g. seed oil composition

Definitions

  • the invention relates to DNA sequences for a
  • the thioesterases are essential in the production of
  • fatty acids involved in plant organisms The fatty acid and triacylglyceride biosynthesis can be due to the compartmentalization as separate biosynthesis, but in
  • Piastiden and is made up of three enzymes or enzyme systems
  • ACCase acetyl-CoA carboxylase
  • FAS fatty acid synthase
  • TE acyl [ACP] thioesterase
  • Organisms either palmitin (C 16: 0 ), stearin (C 18: 0 ) and, after desaturation, oleic acid ( ⁇ 9C 18: 1 ).
  • the acyl [ACP] thioesterase (TE) has the function of chain length termination.
  • Pathway from glycerin-3-phosphate, which is probably provided by the activity of glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G3P-DH), and fatty acids, which are present as acyl-CoA substrates.
  • G3P-DH glycerol-3-phosphate dehydrogenase
  • acyl [ACP] thioesterase In animal systems (eg in rats), acyl [ACP] thioesterase is an integral part of FASI and is responsible for the termination of fatty acid biosynthesis.
  • a second acyl [ACP] thioesterase (TEII) the is expressed in a tissue-specific manner, however, in the milk-producing mammary glands of the rat, the chain extension in the fatty acid biosynthesis is terminated prematurely and C 10: 0 and C 12: 0 fatty acids are released.
  • TEII in mouse fibroblasts led to the formation of the medium-chain fatty acids mentioned in these cells and thus proves that this enzyme is crucial for termination. the chain length is involved.
  • Acyl [ACP] thioesterases were also purified in plants and their activity was examined.
  • Acyl- [ACP] thioesterases with preference for the hydrolysis of long-chain acyl- [ACP] compounds were obtained from Carthamus tinctorius (TA McKeon et al, J.Biol.Chem. 257, pages 12141-12147 (1982)), Cucurbita moschata ( H. Imai et al, Plant.Mol.Biol. 20, pages 199-206
  • medium-chain fatty acids such as capric acid (C 10: 0 ), which can be used industrially as raw materials for plasticizers, lubricants, pesticides, surfactants, cosmetics, etc.
  • One way to provide these fatty acids is to isolate (extract) the fatty acids
  • Plants that produce these fatty acids to an increased extent have so far only been able to be reached to a limited extent.
  • the invention relates to DNA sequences which code for a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase, and to the alleles and derivatives of these DNA sequences.
  • the invention further relates to genomic clones, the DNA sequences which code for a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase and contain promoters and regulator sequences, and the alleles and derivatives of these DNA sequences.
  • ACP medium-chain-specific acyl
  • the invention also relates to a process for the production of plants, plant parts and plant products in which a DNA sequence which codes for a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterase is transmitted by genetic engineering.
  • the invention also relates to the use of this DNA sequence for the transfer of genes for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases in plants.
  • the invention also relates to plants, parts of plants and plant products which are produced by the process mentioned above.
  • FIG. 2 shows the restriction maps of the genomic clones for the acyl [ACP] thioesterase CITEgl
  • Figure 3 shows a comparison of the amino acid sequences of
  • FIG. 5 shows the gas chromatogram of fatty acids (pNBM99-2TE) contained in immature rapeseed;
  • FIG. 6 shows the gas chromatogram of fatty acids (pNBM99-2TE) contained in immature tobacco seeds
  • FIG. 7 shows the gas chromatogram of fatty acids contained in rapeseed rapeseed (pNBM99-TEg1).
  • Figure 8 shows the gas chromatogram of fatty acids contained in rapeseed rapeseed (pNBM99-TEg16).
  • allelic variants and derivatives of the DNA sequences according to the invention also covers allelic variants and derivatives of the DNA sequences according to the invention, provided that these modified DNA sequences and genes code for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases.
  • the allelic variants and derivatives include, for example, deletions, substitutions, insertions, inversions or additions of the DNA sequence according to the invention.
  • the DNA sequences according to the invention and the genes from the genomic clones code for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases which catalyze the formation of C 8: 0 to C 14: 0 fatty acids.
  • the invention relates
  • Capric acid or myristic acid Any plant material which produces these thioesterases in sufficient quantities is suitable as the starting material for the isolation of genes which code for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases.
  • ACP medium-chain-specific acyl
  • the plant Cuphea lanceolata native to Central America, has proven to be the starting material.
  • the seeds of this plant contain 83% capric acid.
  • the cDNAs obtained were completely double-stranded sequenced in the usual way.
  • the ClTE13 CDNA comprises 1494 bp as Apal-Eco RI fragment and contains the complete one
  • the ClTE13 CDNA encodes a 414 amino acid protein including a derived 111 amino acid transit peptide.
  • the complete DNA sequence of the 1494 bp cDNA fragment with the amino acid sequence derived therefrom is reproduced as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
  • the coding region extends from position 83 to position 1324 of the DNA sequence.
  • the open reading grid begins
  • Amino acid encodes methionine and ends at position 1324 with the stop codon "TAG”.
  • the derived molecular weight of the mature protein is 34 kDa.
  • the DNA sequence analysis of the two further cDNAs C1TE5 and ClTE12 has shown that they do not contain the complete structural gene of a medium chain-specific acyl [ACP] thioesterase.
  • the DNA sequences of the cDNAs mentioned with the amino acid sequences derived therefrom are listed in the sequence listing as SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3.
  • the ClTES-cDNA as Eco RO-XhoI fragment has a length of 1404 bp and codes according to the open reading frame for a protein with 375 amino acids, whereby 34 amino acids of the transit peptide are missing compared to the deduced amino acid sequence for ClTE13.
  • the ClTE12 cDNA as Eco Rl-Xhol fragment
  • marginal XhoI interface a length of 1066 bp and encodes according to the open reading frame for a protein with 287 amino acids, wherein 20 amino acids of the mature protein and the transit peptide are missing.
  • C. tinctorius thioesterases (CtTE2-1 and CtTE5-2).
  • the thioesterase of ClTE5 also shows a very high degree of identity with an identity of 57.0% to UcTE.
  • FIG. 3 shows an amino acid sequence comparison of thioesterases from plants.
  • PCR42 is the PCR product used to screen the cDNA library.
  • the gap between positions 374 and 393 (approx. 20 amino acids) only occurs with the medium-chain-specific thioesterases and is close to the only cysteine (position 359) conserved across all sequences, the putative active cysteine residue.
  • Positions and others, see below, can be influenced by the genetic engineering on the chain length specificity of the thioesterases.
  • genomic clones from Cuphea lanceolata were isolated and characterized which contain the complete structural gene of a medium chain specific acyl [ACP] thioesterase as well as the associated regulatory sequences (such as promoters and
  • Terminators included. This means that they form complete transcription units.
  • 23 genomic clones were isolated.
  • the genomic clones CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7 are shown in FIG. 2 and characterized on the basis of a restriction analysis using various restriction enzymes. These are DNA fragments with a size of 12.7 kb for CITEg1, 17.4 kb for ClTEgl ⁇ , 13.5 kb for ClTEg4 and 14.7 kb for ClTEg7 exhibit. Restriction mapping has shown that the genomic clones shown can be assigned to four different classes of genes.
  • the thioesterase genes were identified by DNA sequence analysis of selected sequence sections of the genomic clones CITEg1, ClTEg4, ClTEg7 and ClTEg16. The sequenced areas are recognizable as white bars under the clones shown in FIG. 2. All genes consist of seven exons, the first exon being in the untranslated region of the mRNA.
  • the structural gene of a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioestrase is located on a 4098 bp DNA fragment of the clone CITEgl, see SEQ ID NO: 4 in the sequence listing. The coding region begins with exon II at position 1787 and ends with exon VII at position 3941.
  • the structural gene of a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase is contained on a 4643 bp DNA fragment of the clone ClTEg7. As can be seen from SEQ ID NO: 6 in the sequence listing, the coding region at position 773 with exon II and ends with exon VII at position 3118.
  • the genomic clone ClTEgl ⁇ contains the structural gene of a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterase on a 5467 bp DNA fragment, see SEQ ID NO: 7 in the sequence listing.
  • the coding region begins with exon II at position 3284 and ends with exon VII at position 5275.
  • the coding region for the structural gene of a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase is for the
  • SEQ ID NO: 5 in the sequence listing shows the exon II at positions 1 to 502 and the incomplete intron II at positions 503 to 928 on a 928 bp DNA fragment.
  • the structural genes for the medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases detected in the genomic clones CITEg1, ClTEg7 and ClTEg16 each comprise seven exons of almost the same size, with exon II of the
  • Thioesterase of the clone ClTEg4 falls within the size range of exons II of the other thioesterases.
  • the intron I of all genes may have gene regulatory functions during gene expression.
  • the genomic clone ClTEg4 was numbered DSM 8493 and the genomic clone ClTEg7 numbered DSM 8494 on August 27, 1993 at DSM-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1B, D-38124
  • the DNA sequences according to the invention which code for a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase, can be introduced or transferred into plants using genetic engineering methods (in the form of anti-sense or overexpression) to produce these fatty acids in these plants. Unless they are available as a complete transcription unit, the DNA sequences according to the invention are preferably used together with suitable promoters, in particular in recombinant vectors, such as binary vectors, introduced into the plants.
  • genomic clones CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7 can be used as separate complete transcription units
  • medium-chain-specific fatty acids being accumulated in the storage lipids.
  • the yield of medium-chain fatty acids can be optimized by crossing and thus combining the thioesterase genes. Optimization can take place in such a way that the content of newly introduced fatty acids is increased or various new fatty acids are formed.
  • Oil plants such as rapeseed,
  • the genetic engineering introduction of the DNA sequences according to the invention which code for a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterase can be carried out with the aid of conventional transformation techniques.
  • Such techniques include methods such as direct gene transfer, such as microinjection, electroporation, particle gun, the swelling of plant parts in DNA solutions, pollen or pollen tube transformation, viral vectors and liposome-mediated transfer, and the transfer of corresponding recombinant Ti plasmids or Ri- Plasmids using Agrobacterium tumefaciens and transformation by plant viruses.
  • the ClTE13 cDNA as Apal-Eco RI fragment was firstly behind the constructed double promoter of the 35S RNA from the Cauliflower Mosaic virus (p35S / ⁇ p35S) was introduced into the binary vector pRE9 (pNBM99-3TE); secondly, this fragment was placed behind the seed-specific ACP23 promoter from rapeseed in the binary
  • Vector pRE1 introduced (pNBM99-2TE). Furthermore, an Xbal fragment (7.3 kb) from the genomic clone CITEg1 and a SalI-Eco RI fragment (6 kb) from the genomic clone ClTEg16 were introduced into pREl. The binary vectors pNBM99-TEgl and pNBM99-TEg16 result from this. The TE gene from CITEgl is in the 3'-5 'orientation and that of ClTEg16 in the 5'-3' orientation in pRE1. The functional parts of the expression vectors thus obtained are shown in FIG. 4.
  • tnos terminator of the nopaline synthase gene from Agrobacterium tumefaciens
  • NPTII neomycin phosphotransferase gene II
  • p35S promoter of the 35S RNA of the Cauliflower mosaic virus
  • t35S terminator of the 35S RNA of the Cauliflower mosaic virus
  • 35s minimal promoter of the 35S RNA of the Cauliflower Mosaic
  • the medium-chain specificity of the thioesterases was investigated by transforming the cDNA according to the invention and the genes from the genomic clones.
  • Suitable plant materials are, for example, rapeseed and tobacco, since these plants are only able to produce longer-chain fatty acids from C 16: 0 .
  • the expression vectors pNBM99-TEg1 and pNBM99-TEg16 were transformed independently of one another into rape using Agrobacterium.
  • the expression vector pNBM99-TEg1 was numbered DSM 8477 and the expression vector pNBM99-TEg16 numbered DSM 8478 on August 27, 1993 at DSM- German collection of microorganisms and cell cultures GmbH, Mascheroder Weg 1B, D-38124 Braunschweig.
  • the expression vectors pNBM99-2TE and pNBM99-3TE were transformed with tobacco using Agrobacterium tumefaciens independently of one another.
  • FIGS. 5 and 6 show the gas chromatogram of fatty acid extracts from transgenic rapeseed or tobacco seeds which have been transformed with the construction pNBM99-2TE.
  • transgenic oilseed rape as well as transgenic tobacco capric acid (peak C 10: 0 )
  • cDNA ClTE13 and the gene from the genomic clone ClTEg7 encode a thioesterase which is C 10: 0 -specific or essentially C 10: 0 -specific.
  • the DNA sequences according to the invention and the genes from the isolated genomic clones from Cuphea lanceolata are outstandingly suitable for giving transformed plants the ability to form medium-chain-specific fatty acids. This means that a fully functional gene for a medium chain specific acyl [ACP] thioesterase can be transferred.
  • Gas chromatographic studies of transgenic oilseed rape and tobacco have shown the formation of
  • a seed-expressing promoter can be used for regulated expression of the ClTE13- ⁇ DNA and the genes from the shown genomic clones are regulated in a tissue-specific manner even by the own promoters.
  • An optimization of the content of medium chain specific fatty acids can be achieved by additional transfer of components of the fatty acid synthase system, e.g. DNA sequences for ACP2, a specific KAS,
  • Ketoreductase and enoyl reductase for example from Cuphea lanceolata, in rapeseed.
  • the cytoplasmic localized LPA-AT lysophosphatidic acid acyltransferase
  • Cuphea lanceolata in rapeseed results in a significant increase in the content of medium-chain fatty acids in the triacylglycerides.
  • the plant material used in the context of the present invention consisted of the species Brassica napus (Cruciferae) (oilseed rape), Nicotiana tabacum (Solanaceae) (tobacco) and Cuphea lanceolata (Lythraceae) (lancet-leaved quiver flower or hump flower).
  • Brassica napus Cruciferae
  • Nicotiana tabacum Solanaceae
  • Cuphea lanceolata Lithraceae
  • the summer rape variety Drakkar and the tobacco line Petit Havanna SRI were used for the transformation.
  • a cDNA library from Cuphea lanceolata (wild type) was produced.
  • the cDNA library was produced according to the manufacturer's instructions (Stratagene) using the cDNA ZAP ® synthesis kit.
  • the starting material for the synthesis of the cDNAs was polyA + mRNA from isolated, about two to three week old immature embryos.
  • the cDNA obtained in this way Bank has a size of 9.6 ⁇ 10 5 recombinant phages with a share of approximately 50% clones, the insertions of which exceed 500 bp.
  • a specific hybridization probe for acyl [ACP] thioesterase was prepared to screen the cDNA library described above. Suitable degenerate oligonucleotides were first required for this. Voelker et al (1992), Science 257, pages 72-74 show a DNA sequence of a plant acyl [ACP] thioesterase. Oligonucleotide primers were derived and synthesized from some regions of the sequence that are as little degenerate as possible.
  • Primer 3532 which corresponds to amino acids 277 to 284 of the acyl [ACP] thioesterase from Umbellularia californica, is in PCR reactions in connection with primer 2740 (a modified oligo-dT primer with interfaces for the restriction enzymes BstBI, BamHI , HindIII and SalI) suitable for
  • Figure 1 shows the sequences for the PCR reactions
  • oligonucleotide primers 3532 and 2740 used synthetic oligonucleotide primers 3532 and 2740.
  • the orientation of the oligonucleotide primers is from 5 'to 3' for primer 3532, from 3 'to 5' for primer 2740.
  • reverse transcriptase (Boehringer Mannheim GmbH) from Avian Myeloblastosis Virus (AMV) was used to carry out cDNA synthesis for 30 minutes at a temperature of 37 ° C.
  • AMV Avian Myeloblastosis Virus
  • the 3'-oligonucleotide primer (2740) shown in FIG. 1 was used to synthesize the specific hybridization probe. After inactivation of the reverse transcriptase by heating for 5
  • PCR products are purified according to standard Sambrook et al (supra) protocols by agarose gel electrophoresis, gel elution, extraction with phenol / chloroform and final precipitation with isopropanol.
  • the thus purified DNA was ligated into Smal ® cleaved pBluescript vector DNA and cloned.
  • the cloned PCR fragment was then analyzed using the method of Sanger et al, Proc.Natl.Acad.Sci. 74, pages 5463-5467 sequenced.
  • DNA sequencing was partially radioactive using the Sequencing ® kit or a Pharmacia Automated Laser Fluorescent ALF ® DNA sequencer. The sequences were analyzed using the computer software of the University of Wisconsin Genetics Computer Group (Devereux et al, Nucl.Acids Res. 12, pages 387-395.
  • PCR42 it can be seen, could use a PCR product
  • the 530 bp PCR product described above was used as a probe to isolate acyl [ACP] thioesterase cDNAs.
  • the cDNA library described above was screened with the PCR product and 11 cDNAs were isolated, which can be divided into three classes based on their sequences.
  • Amino acid sequences are shown as SEQ ID NO: 1,2 and 3 in the sequence listing.
  • genomic DNA was isolated from young leaves of Cuphea lanceolata (SL Della Porta, J. Wood and JB Hicks, A plant DNA minipreparation: Version II, Plant.Mol.Biol.Rep., 1, pages 19-21 (1983)) .
  • the DNA was then partially cleaved with the restriction enzyme Sau3A, after which DNA fragments of the order of magnitude between 11000 bp and 19000 bp were cloned into the Xhol-cleaved vector FIX II (Stratagene) after the cleavage sites involved had two each
  • FIG. 2 shows the genomic clones CITEgl, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7, which are assigned to different classes. Suitable DNA fragments from the genomic clones were sequenced. Their DNA sequences and the amino acid sequences derived from them are shown as SEQ ID NO: 4,5,6 and in the sequence listing.
  • Suitable expression vectors were made. For this purpose, a chimeric gene consisting of the ClTE13-CDNA, the promoter ACP23 and the terminator tnos was inserted into the binary vector pRE1. This results in the vector pNBM99-2TE.
  • the vector pNBM99-3TE was produced by inserting the ClTE13-CDNA into the binary vector pRE9 after the constructed double promoter of the 35S RNA from the Cauliflower Mosaic Virus (p35S / ⁇ p35S). Additional expression vectors were generated using the genomic clones CITEgl and ClTEg16 and the binary vector pREl. The expression vectors thus obtained were designated pNBM99-TEgl and pNBM99-TEgl6.
  • Rapeseed was transformed using Agrobacterium tumefaciens according to the protocol of De Block et al, Plant

Abstract

DNA sequences are disclosed that code for a middle chain-specific acyl-[ACP]-thioesterase, as well as alleles and derivatives of said DNA sequence. This DNA may be used to transform plants capable of forming middle chain-specific acyl-[ACP]-thioesterases.

Description

Mittelkettenspezifische Thioesterasen  Medium chain specific thioesterases
Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die für eine The invention relates to DNA sequences for a
mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren, und die Allele sowie Derivate dieser DNA-Sequenzen. encode medium chain specific acyl [ACP] thioesterase, and the alleles and derivatives of these DNA sequences.
Die Thioesterasen sind wesentlich an der Produktion von The thioesterases are essential in the production of
Fettsäuren in pflanzlichen Organismen beteiligt. Die Fettsäure- und Triacylglyceridbiosynthese lassen sich aufgrund der Kompartimentierung als getrennte Biosynthesen, jedoch im Fatty acids involved in plant organisms. The fatty acid and triacylglyceride biosynthesis can be due to the compartmentalization as separate biosynthesis, but in
Hinblick auf das Endprodukt, als ein Biosyntheseweg ansehen. Die de novo Biosynthese von Fettsäuren erfolgt in den Regarding the end product, see it as a biosynthetic pathway. The de novo biosynthesis of fatty acids takes place in the
Piastiden und wird von drei Enzymen bzw. Enzymsystemen Piastiden and is made up of three enzymes or enzyme systems
katalysiert, d.h. der Acetyl-CoA Carboxylase (ACCase), der Fettsäuresynthase (FAS) und der Acyl-[ACP]-Thioesterase (TE). catalyzed, i.e. the acetyl-CoA carboxylase (ACCase), the fatty acid synthase (FAS) and the acyl [ACP] thioesterase (TE).
Endprodukte dieser Reaktionsfolge sind in den meisten The end products of this reaction sequence are in most
Organismen entweder Palmitin-(C16:0), Stearin-(C18:0) und, nach einer Desaturierung, Ölsäure (Δ9C18:1). Der Acyl-[ACP]-Thioesterase (TE) kommt die Funktion der Kettenlängentermination zu. Organisms either palmitin (C 16: 0 ), stearin (C 18: 0 ) and, after desaturation, oleic acid (Δ9C 18: 1 ). The acyl [ACP] thioesterase (TE) has the function of chain length termination.
Im Cytoplasma dagegen erfolgt am Endoplasmatischen Reticulum die Triacylglyceridbiosynthese im sogenannten "Kennedy In the cytoplasm, on the other hand, triacylglyceride biosynthesis takes place in the so-called "Kennedy" at the endoplasmic reticulum
Pathway" aus Glycerin-3-Phosphat, das wahrscheinlich durch die Aktivität der Glycerin-3-Phosphat Dehydrogenase (G3P-DH) bereitgestellt wird, und Fettsäuren, die als Acyl-CoA-Substräte vorliegen. Pathway "from glycerin-3-phosphate, which is probably provided by the activity of glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G3P-DH), and fatty acids, which are present as acyl-CoA substrates.
In tierischen Systemen (z.B. bei der Ratte) ist die Acyl- [ACP]-Thioesterase ein integraler Bestandteil der FASI und dort für die Termination der Fettsäurebiosynthese verantwortlich. Eine zweite Acyl-[ACP]-Thioesterase (TEII), die gewebespezifisch exprimiert wird, sorgt jedoch in milchproduzierenden Brustdrüsen der Ratte für eine frühzeitige Termination der Kettenverlängerung bei der Fettsäurebiosynthese und für eine Freisetzung von C10:0 und C12:0 Fettsäuren. Eine Expression dieser TEII in Mausfibroblasten führte in diesen Zellen zu einer Bildung der genannten mittelkettigen Fettsäuren und belegt somit, daß dieses Enzym entscheidend an der Termination. der Kettenlänge beteiligt ist. (S.A. Bayley et al, Bio/Technology 6 , Seiten 1219-1221 (1988)). In animal systems (eg in rats), acyl [ACP] thioesterase is an integral part of FASI and is responsible for the termination of fatty acid biosynthesis. A second acyl [ACP] thioesterase (TEII), the is expressed in a tissue-specific manner, however, in the milk-producing mammary glands of the rat, the chain extension in the fatty acid biosynthesis is terminated prematurely and C 10: 0 and C 12: 0 fatty acids are released. Expression of this TEII in mouse fibroblasts led to the formation of the medium-chain fatty acids mentioned in these cells and thus proves that this enzyme is crucial for termination. the chain length is involved. (SA Bayley et al, Bio / Technology 6, pages 1219-1221 (1988)).
Auch in Pflanzen wurden Acyl-[ACP]-Thioesterasen gereinigt und auf ihre Aktivität untersucht. Acyl-[ACP]-Thioesterasen mit Präferenz für die Hydrolyse langkettiger Acyl-[ACP]-Verbindungen wurden aus Carthamus tinctorius (T.A. McKeon et al, J.Biol.Chem. 257, Seiten 12141-12147 (1982)), Cucurbita moschata (H. Imai et al, Plant.Mol.Biol. 20, Seiten 199-206Acyl [ACP] thioesterases were also purified in plants and their activity was examined. Acyl- [ACP] thioesterases with preference for the hydrolysis of long-chain acyl- [ACP] compounds were obtained from Carthamus tinctorius (TA McKeon et al, J.Biol.Chem. 257, pages 12141-12147 (1982)), Cucurbita moschata ( H. Imai et al, Plant.Mol.Biol. 20, pages 199-206
(1992)) und Brassica napus (A. Hellyer et al, Plant.Mol.Biol. 20, Seiten 763-780 (1992)) gereinigt. Entsprechende cDNAs wurden bereits von Carthamus tinctorius (D.S. Knutzon et al. Plant Physiol. 100, Seiten 1751-1758 (1992)) und Brassica napus (E.S. Loader et al, Plant .Mol.Biol., Vol. 23, Seiten 769 bis 778 (1993)) isoliert. Eine weitere TE mit Spezifität für die Hydrolyse von C12:0-[ACP] wurde aus Umbellularia californica(1992)) and Brassica napus (A. Hellyer et al, Plant.Mol.Biol. 20, pages 763-780 (1992)). Corresponding cDNAs have already been described by Carthamus tinctorius (DS Knutzon et al. Plant Physiol. 100, pages 1751-1758 (1992)) and Brassica napus (ES Loader et al, Plant. Mol.Biol., Vol. 23, pages 769 to 778 (1993)) isolated. Another TE with specificity for the hydrolysis of C 12: 0 - [ACP] was from Umbellularia californica
(Kalifornischer Lorbeer) isoliert und von der Aktivität einer C18:0-[ACP] spezifischen TE getrennt (M.R. Pollard et al, (California laurel) isolated and separated from the activity of a C 18: 0 - [ACP] specific TE (MR Pollard et al,
Art.Biochem.Biophys. 284, Seiten 306-312 (1991)). In Cuphea lanceolata wurde ebenfalls die Aktivität einer mittel- und einer langkettenspezifischen TE nachgewiesen (P. Dörmann et al, Planta 189, Seiten 425-432 (1993)). Art.Biochem.Biophys. 284, pages 306-312 (1991)). In Cuphea lanceolata the activity of a medium- and a long-chain-specific TE was also detected (P. Dörmann et al, Planta 189, pages 425-432 (1993)).
Ein nur teilweise gereinigtes Enzympräparat einer C10:0-spezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterase aus Cuphea hookeriana ist in der WO 91/16421 beschrieben. Wie Messungen von Hydrolyseaktivitäten des Enzyms gegenüber verschiedenen Substraten zeigen, liegen erhebliche Anteile an Aktivitäten vor, die nicht C10:0-spezifisch sind. Für die TE aus Umbellularia californica wurde eine cDNA, die für eine mittelkettenspezifische Acyl- [ACP] -Thioesterase codiert, isoliert. Sie führte in transgenen Arabidopsis thaliana- und B. napus-Pflanzen zur Bildung mittelkettiger Fettsäuren im Samen, insbesondere von Laurinsäure (C12:0) und in geringen Mengen Myristinsäure (C14:0); (T.A. Voelker et al, Science 257, Seiten 72-74 (1992) und H.M. Davies und T.A. An only partially purified enzyme preparation of a C 10: 0 -specific acyl [ACP] thioesterase from Cuphea hookeriana is described in WO 91/16421. As measurements of the hydrolysis activities of the enzyme against different substrates show, there are considerable proportions of activities that are not C 10: 0 -specific. For the TE from Umbellularia californica a cDNA encoding a medium chain specific acyl- [ACP] thioesterase was isolated. In transgenic Arabidopsis thaliana and B. napus plants, it led to the formation of medium-chain fatty acids in the seed, in particular lauric acid (C 12: 0 ) and small amounts of myristic acid (C 14: 0 ); (TA Voelker et al, Science 257, pages 72-74 (1992) and HM Davies and TA
Voelker in Murata, N. and C. Somerville (Herausgeber): Current Topics in Plant Physiology: Biochemistry and Molecular Biology of Membrane and Storage Lipids of Plants, Vol. 9, Seiten 133-137; American Society of Plant Physiologists, Rockville Voelker in Murata, N. and C. Somerville (Editor): Current Topics in Plant Physiology: Biochemistry and Molecular Biology of Membrane and Storage Lipids of Plants, Vol. 9, pages 133-137; American Society of Plant Physiologists, Rockville
(1993)).  (1993)).
Es besteht eindeutig ein erhöhter Bedarf an Bereitstellung mittelkettiger Fettsäuren, wie beispielsweise Caprinsäure (C10:0), die als Grundstoffe für Weichmacher, Schmierstoffe, Pestizide, Tenside, Kosmetika usw. industriell einsetzbar sind. Eine Möglichkeit zur Bereitstellung dieser Fettsäuren besteht in der Isolation (Extraktion) der Fettsäuren aus There is clearly an increased need to provide medium-chain fatty acids, such as capric acid (C 10: 0 ), which can be used industrially as raw materials for plasticizers, lubricants, pesticides, surfactants, cosmetics, etc. One way to provide these fatty acids is to isolate (extract) the fatty acids
Pflanzen, die besonders hohe Gehalte dieser Fettsäuren Plants that have particularly high levels of these fatty acids
aufweisen. Die Erhöhung von Gehalten an mittelkettigen exhibit. Increasing levels of medium chain
Fettsäuren auf klassischem Wege, also durch Züchtung von Fatty acids in the classic way, i.e. by breeding
Pflanzen, die in erhöhtem Maße diese Fettsäuren produzieren, konnte bisher nur bedingt erreicht werden. Plants that produce these fatty acids to an increased extent have so far only been able to be reached to a limited extent.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Gene bzw. DNA-Sequenzen zur Verfügung zu stellen, die zur Verbesserung des Ölertrags und zur Produktion von mittelkettigen Fettsäuren in Pflanzen, die selbst nicht zur Herstellung solcher Fettsäuren in der Lage sind oder nur in geringem Maß diese Fettsäuren It is therefore an object of the invention to provide genes or DNA sequences which are used to improve the oil yield and to produce medium-chain fatty acids in plants which are themselves not capable of producing such fatty acids or only to a small extent of these fatty acids
produzieren, eingesetzt werden können. produce, can be used.
Diese Aufgabe wird mit den DNA-Sequenzen gemäß Patentanspruch 1 bzw. den Genen aus den genomischen Klonen gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die für eine mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren, und die Allele sowie Derivate dieser DNA-Sequenzen. This object is achieved with the DNA sequences according to claim 1 or the genes from the genomic clones according to claim 6. The invention relates to DNA sequences which code for a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase, and to the alleles and derivatives of these DNA sequences.
Die Erfindung betrifft weiterhin genomische Klone, die DNA- Sequenzen, die für eine mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren und Promotoren sowie Regulatorsequenzen enthalten, und die Allele sowie Derivate dieser DNA-Sequenzen. The invention further relates to genomic clones, the DNA sequences which code for a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase and contain promoters and regulator sequences, and the alleles and derivatives of these DNA sequences.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Pflanzen, Pflanzenteilen und Pflanzenprodukten, bei dem auf gentechnologischem Weg eine DNA-Sequenz, die für eine mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodiert, übertragen wird. The invention also relates to a process for the production of plants, plant parts and plant products in which a DNA sequence which codes for a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterase is transmitted by genetic engineering.
Die Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung dieser DNA-Sequenz zur Übertragung von Genen für mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen in Pflanzen. Finally, the invention also relates to the use of this DNA sequence for the transfer of genes for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases in plants.
Die Erfindung betrifft zudem noch Pflanzen, Pflanzenteile und Pflanzenprodukte, die nach dem oben genannten Verfahren hergestellt werden. The invention also relates to plants, parts of plants and plant products which are produced by the process mentioned above.
Die Figuren dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.The figures serve to explain the present invention.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 die Darstellung der DNA- bzw. Aminosäuresequenz der degenerierten Oligonukleotide 3532 und 1 shows the representation of the DNA or amino acid sequence of the degenerate oligonucleotides 3532 and
2740; 2740;
Figur 2 die Restriktionskarten der genomischen Klone für die Acyl-[ACP]-Thioesterase CITEgl, FIG. 2 shows the restriction maps of the genomic clones for the acyl [ACP] thioesterase CITEgl,
ClTEg16, ClTEg4 und ClTEg7 aus Cuppea  ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7 from Cuppea
lanceolata;  lanceolata;
Figur 3 einen Vergleich der Aminosäuresequenzen von Figure 3 shows a comparison of the amino acid sequences of
Thioesterasen aus verschiedenen Pflanzen; Figur 4 funktioneile Teile aus binären Vektoren zurThioesterases from various plants; Figure 4 functional parts from binary vectors for
Expression der erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen bzw. Gene aus den genomischen Klonen in Expression of the DNA sequences or genes according to the invention from the genomic clones in
transgenen Pflanzen;  transgenic plants;
Figur 5 das Gaschromatogramm von in unreifem Rapssamen enthaltenen Fettsäuren (pNBM99-2TE); FIG. 5 shows the gas chromatogram of fatty acids (pNBM99-2TE) contained in immature rapeseed;
Figur 6 das Gaschromatogramm von in unreifem Tabaksamen enthaltenen Fettsäuren (pNBM99-2TE); FIG. 6 shows the gas chromatogram of fatty acids (pNBM99-2TE) contained in immature tobacco seeds;
Figur 7 das Gaschromatogramm von in reifem Rapssamen enthaltenen Fettsäuren (pNBM99-TEg1); und FIG. 7 shows the gas chromatogram of fatty acids contained in rapeseed rapeseed (pNBM99-TEg1); and
Figur 8 das Gaschromatogramm von in reifem Rapssamen enthaltenen Fettsäuren (pNBM99-TEg16). Figure 8 shows the gas chromatogram of fatty acids contained in rapeseed rapeseed (pNBM99-TEg16).
Es ist selbstverständlich, daß im Rahmen der Erfindung auch allelische Varianten und Derivate der erfindungsgemäßen DNA- Sequenzen erfaßt sind, unter der Voraussetzung, daß diese modifizierten DNA-Sequenzen und Gene für mittelkettenspezifische Acyl- [ACP] -Thioesterasen kodieren. Zu den allelischen Varianten und Derivaten zählen beispielsweise Deletionen, Substitutionen, Insertionen, Inversionen oder Additionen der erfindungsgemäßen DNA-Sequenz. It goes without saying that the invention also covers allelic variants and derivatives of the DNA sequences according to the invention, provided that these modified DNA sequences and genes code for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases. The allelic variants and derivatives include, for example, deletions, substitutions, insertions, inversions or additions of the DNA sequence according to the invention.
Die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen sowie die Gene aus den genomischen Klonen kodieren für mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen, die die Bildung von C8:0 bis C14:0- Fettsäuren katalysieren. Die Erfindung bezieht sich The DNA sequences according to the invention and the genes from the genomic clones code for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases which catalyze the formation of C 8: 0 to C 14: 0 fatty acids. The invention relates
insbesondere auf C10:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen oder im wesentlichen C10:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen und C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen oder im wesentlichen C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen, die bei der in particular on C 10: 0 -specific acyl [ACP] thioesterases or essentially C 10: 0 -specific acyl [ACP] thioesterases and C 14: 0 -specific acyl [ACP] thioesterases or essentially C 14 : 0 -specific acyl [ACP] thioesterases, which in the
Fettsäuresynthese verantwortlich für die Bildung von Fatty acid synthesis responsible for the formation of
Caprinsäure bzw. Myristinsäure sind. Als Ausgangsmaterial für die Isolierung von Genen, die für mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen kodieren, ist jedes Pflanzenmaterial geeignet, das diese Thioesterasen in ausreichender Menge produziert. Als besonders geeignetes Capric acid or myristic acid. Any plant material which produces these thioesterases in sufficient quantities is suitable as the starting material for the isolation of genes which code for medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases. As a particularly suitable
Ausgangsmaterial hat sich in der vorliegenden Erfindung die in Mittelamerika beheimatete Pflanze Cuphea lanceolata erwiesen. Die Samen dieser Pflanze enthalten 83% Caprinsäure. In the present invention, the plant Cuphea lanceolata, native to Central America, has proven to be the starting material. The seeds of this plant contain 83% capric acid.
Zur Isolierung der erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen wurde eine cDNA-Bank aus Cuphea lanceolata (Wildtyp) mittels einer durch PCR (Polymerase Chain Reaction) hergestellten Hybridisierungssonde, PCR42, nach Genen für mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen durchsucht. Auf diese Weise wurden die cDNA-Klone ClTE13, ClTE5 und ClTE12 isoliert. To isolate the DNA sequences according to the invention, a cDNA library from Cuphea lanceolata (wild type) was searched for genes for medium chain-specific acyl [ACP] thioesterases using a hybridization probe, PCR42, produced by PCR (Polymerase Chain Reaction). In this way the cDNA clones ClTE13, ClTE5 and ClTE12 were isolated.
Die erhaltenen cDNAs wurden in üblicher Weise vollständig doppelsträngig sequenziert. Die ClTE13-CDNA umfaßt als Apal-Eco RI-Fragment 1494 bp und enthält das vollständige The cDNAs obtained were completely double-stranded sequenced in the usual way. The ClTE13 CDNA comprises 1494 bp as Apal-Eco RI fragment and contains the complete one
Strukturgen für eine mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase. Die ClTE13-CDNA kodiert für ein Protein mit 414 Aminosäuren einschließlich eines abgeleiteten Transitpeptids mit 111 Aminosäuren. Als SEQ ID NO:1 im Sequenzprotokoll ist die vollständige DNA-Sequenz des 1494 bp cDNA-Fragments mit der daraus abgeleiteten Aminosäuresequenz wiedergegeben. Der kodierende Bereich erstreckt sich von Position 83 bis Position 1324 der DNA-Sequenz. Das offene Leseraster beginnt an Structural gene for a medium chain specific acyl [ACP] thioesterase. The ClTE13 CDNA encodes a 414 amino acid protein including a derived 111 amino acid transit peptide. The complete DNA sequence of the 1494 bp cDNA fragment with the amino acid sequence derived therefrom is reproduced as SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. The coding region extends from position 83 to position 1324 of the DNA sequence. The open reading grid begins
Position 83 mit dem Startkodon "ATG" , welches für die Position 83 with the start codon "ATG", which for the
Aminosäure Methionin kodiert und endet an Position 1324 mit dem Stopkodon "TAG". Das abgeleitete Molekulargewicht des reifen Proteins beträgt 34 kDa. Amino acid encodes methionine and ends at position 1324 with the stop codon "TAG". The derived molecular weight of the mature protein is 34 kDa.
Die DNA-Sequenzanalyse der beiden weiteren cDNAs C1TE5 und ClTE12 hat ergeben, daß diese nicht das vollständige Strukturgen einer mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterase enthalten. Die DNA-Sequenzen der genannten cDNAs mit den daraus abgeleiteten Aminosäuresequenzen sind im Sequenzprotokoll als SEQ ID NO: 2 und SEQ ID NO: 3 aufgeführt. Die ClTES-cDNA als Eco RO-XhoI-Fragment hat eine Länge von 1404 bp und kodiert gemäß dem offenen Leseraster für ein Protein mit 375 Aminosäuren, wobei 34 Aminosäuren des Transitpeptids fehlen im Vergleich zur abgeleiteten Aminosäuresequenz zur ClTE13. Die ClTE12-cDNA hat als Eco Rl-Xhol-Fragment, The DNA sequence analysis of the two further cDNAs C1TE5 and ClTE12 has shown that they do not contain the complete structural gene of a medium chain-specific acyl [ACP] thioesterase. The DNA sequences of the cDNAs mentioned with the amino acid sequences derived therefrom are listed in the sequence listing as SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3. The ClTES-cDNA as Eco RO-XhoI fragment has a length of 1404 bp and codes according to the open reading frame for a protein with 375 amino acids, whereby 34 amino acids of the transit peptide are missing compared to the deduced amino acid sequence for ClTE13. The ClTE12 cDNA as Eco Rl-Xhol fragment,
randständige XhoI-Schnittstelle, eine Länge von 1066 bp und kodiert gemäß dem offenen Leseraster für ein Protein mit 287 Aminosäuren, wobei 20 Aminosäuren des reifen Proteins und das Transitpeptid fehlen. marginal XhoI interface, a length of 1066 bp and encodes according to the open reading frame for a protein with 287 amino acids, wherein 20 amino acids of the mature protein and the transit peptide are missing.
In der nachfolgend angegebenen Tabelle I wird der In Table I below, the
Homologiegrad bzw. Identitätsgrad der Acyl-[ACP]-Thioesterase-Aminosäuresequenzen der reifen Proteine der C1TE5- und C1TE13-cDNAs (abgeleitet aus der DNA-Sequenz) aus Cuphea lanceolata, CtTE2-1 und CtTE5-2 aus Carthamus tinctorius und UcTE aus ümbellularia californica verglichen. Degree of homology or degree of identity of the acyl [ACP] thioesterase amino acid sequences of the mature proteins of the C1TE5 and C1TE13 cDNAs (derived from the DNA sequence) from Cuphea lanceolata, CtTE2-1 and CtTE5-2 from Carthamus tinctorius and UcTE from ombellularia californica compared.
Der Vergleich der TE-Aminosäuresequenz von ClTE13 mit der Thioesterase aus U. californica (UcTE) zeigt mit 57,9% The comparison of the TE amino acid sequence of ClTE13 with the thioesterase from U. californica (UcTE) shows 57.9%
identischen Aminosäuren eine recht hohe Übereinstimmung, die größer ist als diejenige zu den langkettenspezifischen identical amino acids have a fairly high agreement, which is greater than that to the long chain-specific ones
Thioesterasen aus C. tinctorius (CtTE2-1 und CtTE5-2). So zeigt ebenfalls die Thioesterase der ClTE5 mit einer Identität von 57,0% zu UcTE einen recht hohen Identitätsgrad. C. tinctorius thioesterases (CtTE2-1 and CtTE5-2). The thioesterase of ClTE5 also shows a very high degree of identity with an identity of 57.0% to UcTE.
Figur 3 zeigt einen Aminosäuresequenzvergleich von Thioesterasen aus Pflanzen. Die Sequenzen der reifen Proteine (Ausnahme: ClTE12, -20 Aminosäuren) sind von den entsprechenden Thioesterase (TE) cDNAs aus Carthamus tinctorius = Ct, Cuphea lanceolata = Cl, Brassica napus = Bn und Umbellularia FIG. 3 shows an amino acid sequence comparison of thioesterases from plants. The sequences of the mature proteins (exception: ClTE12, -20 amino acids) are from the corresponding thioesterase (TE) cDNAs from Carthamus tinctorius = Ct, Cuphea lanceolata = Cl, Brassica napus = Bn and Umbellularia
californica = Uc abgeleitet. PCR42 ist das PCR-Produkt, das zum Screenen der cDNA-Bank verwendet wurde. Die Lücke zwischen den Positionen 374 und 393 (ca. 20 Aminosäuren) tritt nur bei den mittelkettenspezifischen Thioesterasen auf und liegt nahe vor dem einzigen über alle Sequenzen konservierten Cystein (Position 359), dem mutmaßlichen aktiven Cystein-Rest. Durch Veränderung der Sequenzabschnitte zwischen den genannten californica = Uc derived. PCR42 is the PCR product used to screen the cDNA library. The gap between positions 374 and 393 (approx. 20 amino acids) only occurs with the medium-chain-specific thioesterases and is close to the only cysteine (position 359) conserved across all sequences, the putative active cysteine residue. By changing the sequence sections between the named
Positionen und andere, siehe unten, kann durch Genengeneering Einfluß auf die Kettenlängenspezifität der Thioesterasen genommen werden. Positions and others, see below, can be influenced by the genetic engineering on the chain length specificity of the thioesterases.
Des weiteren wurden genomische Klone aus Cuphea lanceolata isoliert und charakterisiert, die das vollständige Strukturgen einer mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterase sowie dazugehörige Regulatorsequenzen (wie Promotoren und Furthermore, genomic clones from Cuphea lanceolata were isolated and characterized which contain the complete structural gene of a medium chain specific acyl [ACP] thioesterase as well as the associated regulatory sequences (such as promoters and
Terminatoren) enthalten. Das bedeutet also, daß sie vollständige Transkriptionseinheiten bilden. Beim Screenen einer genomischen DNA-Bank von Cuphea lanceolata mit der ClTE5-cDNA als Sonde wurden 23 genomische Klone isoliert. Die genomischen Klone CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 und ClTEg7 sind in Figur 2 gezeigt und anhand einer Restriktionsanalyse mit verschiedenen Restriktionsenzymen charakterisiert. Es handelt sich dabei um DNA-Fragmente, die eine Größe von 12,7 kb für CITEg1, 17,4 kb für ClTEglδ, 13,5 kb für ClTEg4 und 14,7 kb für ClTEg7 aufweisen. Die Restriktionskartierung hat ergeben, daß die gezeigten genomischen Klone vier verschiedenen Klassen von Genen zuzuordnen sind. Es ist aufgrund von Sequenzdaten festgestellt worden, daß die cDNA ClTE5 dem Gen aus dem genomischen Klon ClTEg4, die ClTE12-CDNA dem Gen aus dem genomischen Klon CITEg1, die ClTE13-CÖNA dem Gen aus dem genomischen Klon ClTEg7 und das PCR-Produkt PCR42 dem Gen aus dem genomischen Klon CITEg16 entsprechen. Terminators) included. This means that they form complete transcription units. When screening a Cuphea lanceolata genomic DNA library with the ClTE5 cDNA as a probe, 23 genomic clones were isolated. The genomic clones CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7 are shown in FIG. 2 and characterized on the basis of a restriction analysis using various restriction enzymes. These are DNA fragments with a size of 12.7 kb for CITEg1, 17.4 kb for ClTEglδ, 13.5 kb for ClTEg4 and 14.7 kb for ClTEg7 exhibit. Restriction mapping has shown that the genomic clones shown can be assigned to four different classes of genes. It has been determined on the basis of sequence data that the cDNA ClTE5 the gene from the genomic clone ClTEg4, the ClTE12-CDNA the gene from the genomic clone CITEg1, the ClTE13-CÖNA the gene from the genomic clone ClTEg7 and the PCR product PCR42 Correspond to the gene from the genomic clone CITEg16.
Anhand der beschriebenen cDNA-Sequenzen wurden interne, am 5'-Ende liegende Sequenzprimer abgeleitet. Mit diesen wurden an den genomischen Klonen als Matrize Sequenzdaten gewonnen, die Aufschluß über den Beginn des kodierenden Bereichs und damit auch über die Begrenzung der Promotoren der Thioesterase-Gene gaben. Aufgrund dieser diagnostischen Sequenzabschnitte der genomischen Klone CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 und ClTEg7 im Internal sequence primers located at the 5 'end were derived from the cDNA sequences described. With these, sequence data were obtained on the genomic clones as a template, which provided information about the beginning of the coding region and thus also about the limitation of the promoters of the thioesterase genes. Based on these diagnostic sequence sections of the genomic clones CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7 im
Bereich des jeweils kleinsten hybridisierenden Fragmentes (siehe schwarze Balken in Abbildung 2) konnte neben der The area of the smallest hybridizing fragment (see black bar in Figure 2) could be next to the
Identität als Gene für mittelkettenspezifische Thioesterasen im Vergleich zur Aminosäuresequenz zur U. californica Thioesterase auch die Vollständigkeit der Thioesterase-Gene als Transkriptionseinheiten festgestellt werden. Identity as genes for medium-chain specific thioesterases compared to the amino acid sequence for U. californica thioesterase and the completeness of the thioesterase genes as transcription units can be determined.
Durch DNA-Sequenzanalyse von ausgewählten Sequenzabschnitten der genomisσhen Klone CITEg1, ClTEg4, ClTEg7 und ClTEg16 wurden die Thioesterase-Gene identifiziert. Die sequenzierten Bereiche sind als weiße Balken unter den in Figur 2 gezeigten Klonen erkennbar. Alle Gene bestehen aus sieben Exons, wobei das erste Exon im nicht translatierten Bereich der mRNA liegt. Auf einem 4098 bp DNA-Fragment des Klons CITEgl befindet sich das Strukturgen einer mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioestrase, siehe SEQ ID NO: 4 im Sequenzprotokoll. Der kodierende Bereich beginnt mit Exon II an Position 1787 und endet mit Exon VII an Position 3941. Das Strukturgen einer mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterase ist auf einem 4643 bp DNA-Fragment des Klons ClTEg7 enthalten. Wie aus SEQ ID NO: 6 im Sequenzprotokoll zu entnehmen ist, beginnt der kodierende Bereich an Position 773 mit Exon II und endet mit Exon VII an Position 3118. Der genomische Klon ClTEglδ enthält auf einem 5467 bp DNA-Fragment das Strukturgen einer mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterase, siehe SEQ ID NO:7 im Sequenzprotokoll. Der kodierende Bereich beginnt mit Exon II an Position 3284 und endet mit Exon VII an Position 5275. Der kodierende Bereich für das Strukturgen einer mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterase ist für den The thioesterase genes were identified by DNA sequence analysis of selected sequence sections of the genomic clones CITEg1, ClTEg4, ClTEg7 and ClTEg16. The sequenced areas are recognizable as white bars under the clones shown in FIG. 2. All genes consist of seven exons, the first exon being in the untranslated region of the mRNA. The structural gene of a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioestrase is located on a 4098 bp DNA fragment of the clone CITEgl, see SEQ ID NO: 4 in the sequence listing. The coding region begins with exon II at position 1787 and ends with exon VII at position 3941. The structural gene of a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase is contained on a 4643 bp DNA fragment of the clone ClTEg7. As can be seen from SEQ ID NO: 6 in the sequence listing, the coding region at position 773 with exon II and ends with exon VII at position 3118. The genomic clone ClTEglδ contains the structural gene of a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterase on a 5467 bp DNA fragment, see SEQ ID NO: 7 in the sequence listing. The coding region begins with exon II at position 3284 and ends with exon VII at position 5275. The coding region for the structural gene of a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase is for the
genomischen Klon ClTEg4 nur unvollständig vorhanden. SEQ ID NO: 5 im Sequenzprotokoll zeigt auf einem 928 bp DNA-Fragment das Exon II an den Positionen 1 bis 502 sowie das unvollständige Intron II an den Positionen 503 bis 928. genomic clone ClTEg4 only partially available. SEQ ID NO: 5 in the sequence listing shows the exon II at positions 1 to 502 and the incomplete intron II at positions 503 to 928 on a 928 bp DNA fragment.
Die Strukturgene für die in den genomischen Klonen CITEg1, ClTEg7 und ClTEg16 nachgewiesenen mittelkettenspezifischen Acyl-[ACP]-Thioesterasen umfassen jeweils sieben Exons von fast gleicher Größe, wobei ebenfalls das Exon II der The structural genes for the medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterases detected in the genomic clones CITEg1, ClTEg7 and ClTEg16 each comprise seven exons of almost the same size, with exon II of the
Thioesterase des Klons ClTEg4 in den Größenbereich der Exons II der übrigen Thioesterasen fällt. Dem Intron I aller Gene kommen möglicherweise bei der Genexpression genregulatorische Funkionen zu. Thioesterase of the clone ClTEg4 falls within the size range of exons II of the other thioesterases. The intron I of all genes may have gene regulatory functions during gene expression.
Der genomische Klon ClTEg4 wurde unter der Nummer DSM 8493 und der genomische Klon ClTEg7 unter der Nummer DSM 8494 am 27. August 1993 bei der DSM-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1B, D-38124 The genomic clone ClTEg4 was numbered DSM 8493 and the genomic clone ClTEg7 numbered DSM 8494 on August 27, 1993 at DSM-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1B, D-38124
Braunschweig hinterlegt. Braunschweig deposited.
Die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen, die für eine mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren können unter Anwendung gentechnologischer Verfahren (in Form von anti-sense oder Überexpression) in Pflanzen zur Produktion dieser Fettsäuren in diesen Pflanzen eingeführt bzw. übertragen werden. Die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen werden, soweit sie nicht als vollständige Transkriptionseinheit vorliegen, vorzugsweise zusammen mit geeigneten Promotoren, insbesondere in rekombinanten Vektoren, wie beispielsweise binäre Vektoren, in die Pflanzen eingeführt. The DNA sequences according to the invention, which code for a medium-chain-specific acyl [ACP] thioesterase, can be introduced or transferred into plants using genetic engineering methods (in the form of anti-sense or overexpression) to produce these fatty acids in these plants. Unless they are available as a complete transcription unit, the DNA sequences according to the invention are preferably used together with suitable promoters, in particular in recombinant vectors, such as binary vectors, introduced into the plants.
Die genomischen Klone CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 und ClTEg7 können als eigene vollständige Transkriptionseinheiten The genomic clones CITEg1, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7 can be used as separate complete transcription units
(enthaltend Promotor, Strukturgen und Terminator) zur Transformation von Pflanzen, wobei mittelkettenspezifische Fettsäuren in den Speicherlipiden akkumuliert werden, verwendet werden. Die Ausbeute an mittelkettigen Fettsäuren kann durch Kreuzung und damit Kombination der Thioesterasegene optimiert werden. Eine Optimierung kann dahingehend stattfinden, daß der Gehalt an neu eingebrachten Fettsäuren erhöht wird oder verschiedene neue Fettsäuren gebildet werden.  (containing promoter, structural gene and terminator) for transforming plants, medium-chain-specific fatty acids being accumulated in the storage lipids. The yield of medium-chain fatty acids can be optimized by crossing and thus combining the thioesterase genes. Optimization can take place in such a way that the content of newly introduced fatty acids is increased or various new fatty acids are formed.
Alle Arten von Pflanzen können für diesen Zweck transformiert werden. Es werden bevorzugt solche Pflanzen transformiert, die eine erhöhte Produktion von mittelkettenspezifischen Fettsäuren aufweisen sollen und solche Pflanzen, die natürlicherweise nicht diese Fettsäuren synthetisieren. In diesem All types of plants can be transformed for this purpose. It is preferred to transform plants which are said to have an increased production of medium-chain-specific fatty acids and those which do not naturally synthesize these fatty acids. In this
Zusammenhang seien Ölpflanzen, wie beispielsweise Raps, Oil plants such as rapeseed,
Sonnenblume, Lein, Ölpalme und Soja genannt. Sunflower, flax, oil palm and soy called.
Die gentechnologische Einführung der erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen, die für eine mittelkettenspezifische Acyl- [ACP] - Thioesterase kodieren, kann mit Hilfe üblicher Transformationstechniken durchgeführt werden. Solche Techniken umfassen Verfahren wie direkten Gentransfer, wie beispielsweise Mikroinjektion, Elektroporation, Particle gun, das Quellen von Pflanzenteilen in DNA-Lösungen, Pollen- oder Pollenschlauchtransformation, virale Vektoren und Liposomen-vermittelten Transfer sowie die Übertragung von entsprechenden rekombinanten Ti-Plasmiden oder Ri-Plasmiden mittels Agrobacterium tumefaciens und die Transformation durch Pflanzenviren. The genetic engineering introduction of the DNA sequences according to the invention which code for a medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterase can be carried out with the aid of conventional transformation techniques. Such techniques include methods such as direct gene transfer, such as microinjection, electroporation, particle gun, the swelling of plant parts in DNA solutions, pollen or pollen tube transformation, viral vectors and liposome-mediated transfer, and the transfer of corresponding recombinant Ti plasmids or Ri- Plasmids using Agrobacterium tumefaciens and transformation by plant viruses.
In der vorliegenden Erfindung wurde zur Transformation die ClTE13-cDNA als Apal-Eco RI-Fragment erstens hinter dem konstruierten Doppelpromotor der 35S RNA aus dem Cauliflower Mosaik Virus (p35S/Δp35S) in den binären Vektor pRE9 (pNBM99-3TE) eingeführt, zweitens wurde dieses Fragment hinter den samenspezifischen ACP23-Promotor aus Raps in den binären In the present invention, for transformation, the ClTE13 cDNA as Apal-Eco RI fragment was firstly behind the constructed double promoter of the 35S RNA from the Cauliflower Mosaic virus (p35S / Δp35S) was introduced into the binary vector pRE9 (pNBM99-3TE); secondly, this fragment was placed behind the seed-specific ACP23 promoter from rapeseed in the binary
Vektor pRE1 eingeführt (pNBM99-2TE). Des weiteren wurde ein Xbal-Fragment (7,3 kb) aus dem genomischen Klon CITEg1 und ein SalI-Eco RI-Fragment (6 kb) aus dem genomischen Klon ClTEg16 in pREl eingeführt. Daraus resultieren die binären Vektoren pNBM99-TEgl und pNBM99-TEg16. Das TE-Gen von CITEgl befindet sich in 3'-5'-Orientierung und das von ClTEg16 in 5'-3'-Orientierung in pRE1. Die funktionellen Teile der somit erhaltenen Expressionsvektoren sind in Figur 4 gezeigt. Vector pRE1 introduced (pNBM99-2TE). Furthermore, an Xbal fragment (7.3 kb) from the genomic clone CITEg1 and a SalI-Eco RI fragment (6 kb) from the genomic clone ClTEg16 were introduced into pREl. The binary vectors pNBM99-TEgl and pNBM99-TEg16 result from this. The TE gene from CITEgl is in the 3'-5 'orientation and that of ClTEg16 in the 5'-3' orientation in pRE1. The functional parts of the expression vectors thus obtained are shown in FIG. 4.
Die in Figur 4 aufgeführten Abkürzungen haben folgende The abbreviations shown in Figure 4 have the following
Bedeutungen: Meanings:
RB und LB = rechte und linke Border der Transfer-DNA. RB and LB = right and left border of the transfer DNA.
pACP23 = Promotor des Acyl-Carrier-Protein Gens 23 aus Raps ClTE13 = cDNA 13 aus Cuphea lanceolata pACP23 = promoter of the acyl carrier protein gene 23 from rapeseed ClTE13 = cDNA 13 from Cuphea lanceolata
tnos = Terminator des Nopalinsynthasegens aus Agrobacterium tumefaciens tnos = terminator of the nopaline synthase gene from Agrobacterium tumefaciens
NPTII = Neomycinphosphotransferasegen II NPTII = neomycin phosphotransferase gene II
p35S = Promotor der 35S RNA des Cauliflower Mosaikvirus t35S = Terminator der 35S RNA des Cauliflower Mosaikvirus p35S = promoter of the 35S RNA of the Cauliflower mosaic virus t35S = terminator of the 35S RNA of the Cauliflower mosaic virus
35s = Minimalpromotor der 35S RNA des Cauliflower Mosaic  35s = minimal promoter of the 35S RNA of the Cauliflower Mosaic
Virus  virus
Durch Transformation der erfindungsgemäßen cDNA sowie der Gene aus den genomischen Klonen wurde die Mittelkettenspezifität der Thioesterasen untersucht. Geeignete Pflanzenmaterialien sind beispielsweise Raps und Tabak, da diese Pflanzen nur in der Lage sind, längerkettige Fettsäuren ab C16:0 zu produzieren. The medium-chain specificity of the thioesterases was investigated by transforming the cDNA according to the invention and the genes from the genomic clones. Suitable plant materials are, for example, rapeseed and tobacco, since these plants are only able to produce longer-chain fatty acids from C 16: 0 .
Dazu wurden die Expressionsvektoren pNBM99-TEg1 bzw. pNBM99-TEg16 mittels Agrobacterium unabhängig voneinander in Raps transformiert. Der Expressionsvektor pNBM99-TEg1 wurde unter der Nummer DSM 8477 und der Expressionsvektor pNBM99-TEg16 unter der Nummer DSM 8478 am 27. August 1993 bei der DSM- Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1B, D-38124 Braunschweig hinterlegt. For this purpose, the expression vectors pNBM99-TEg1 and pNBM99-TEg16 were transformed independently of one another into rape using Agrobacterium. The expression vector pNBM99-TEg1 was numbered DSM 8477 and the expression vector pNBM99-TEg16 numbered DSM 8478 on August 27, 1993 at DSM- German collection of microorganisms and cell cultures GmbH, Mascheroder Weg 1B, D-38124 Braunschweig.
Die Expressionsvektoren pNBM99-2TE und pNBM99-3TE wurden mit Agrobacterium tumefaciens unabhängig voneinander in Tabak transformiert. The expression vectors pNBM99-2TE and pNBM99-3TE were transformed with tobacco using Agrobacterium tumefaciens independently of one another.
Die transformierten Raps- und Tabakpflanzen wurden dann auf ihren Gehalt an mittelkettigen Fettsäuren untersucht. Dazu wurden reifende Samen durch gaschromatographische Untersuchung analysiert. Die Figuren 5 und 6 zeigen das Gaschromatogramm von Fettsäureextrakten aus transgenen Rapssamen bzw. Tabaksamen, die mit der Konstruktion pNBM99-2TE transformiert wurden. The transformed rapeseed and tobacco plants were then examined for their content of medium-chain fatty acids. For this purpose, ripening seeds were analyzed by gas chromatography. FIGS. 5 and 6 show the gas chromatogram of fatty acid extracts from transgenic rapeseed or tobacco seeds which have been transformed with the construction pNBM99-2TE.
Aus den Gaschromatogrammen ist ersichtlich, daß transgener Raps wie auch transgener Tabak Caprinsäure (Peak C10:0) From the gas chromatograms it can be seen that transgenic oilseed rape as well as transgenic tobacco capric acid (peak C 10: 0 )
produzieren. Daraus folgt, daß die cDNA ClTE13 und das Gen aus dem genomischen Klon ClTEg7 (siehe oben) eine Thioesterase kodieren, die C10:0-spezifisch oder im wesentlichen C10:0-spezifisch ist. to produce. It follows that the cDNA ClTE13 and the gene from the genomic clone ClTEg7 (see above) encode a thioesterase which is C 10: 0 -specific or essentially C 10: 0 -specific.
In weiteren Untersuchungen an transgenen reifen Rapssamen, die mit den Expressionsvektoren pNBM99-TEgl bzw. pNBM99-TEgl6 transformiert worden sind, konnte festgestellt werden, daß im Gaschromatogramm der Fettsäureextrakte im Fall des Gens aus dem genomischen Klon CITEg1 (Figur 7) 1,7% Caprinsäure (C10:0) und 0,4% Caprylsäure (C8:0) und im Fall des Gens aus dem genomischen Klon ClTEglδ (Figur 8) 5,4% Myristinsäure (C14:0) gebildet werden. Die nachfolgende Tabelle II zeigt die In further studies on transgenic rapeseed that had been transformed with the expression vectors pNBM99-TEgl or pNBM99-TEgl6, it was found that in the gas chromatogram of the fatty acid extracts in the case of the gene from the genomic clone CITEg1 (FIG. 7) 1.7% Capric acid (C 10: 0 ) and 0.4% caprylic acid (C 8: 0 ) and in the case of the gene from the genomic clone ClTEglδ (Figure 8) 5.4% myristic acid (C 14: 0 ) are formed. The following Table II shows the
Änderung des Fettsäuremusters der untersuchten transgenen Rapspflanzen. Die Angaben beziehen sich auf %-Anteil an Change in the fatty acid pattern of the transgenic oilseed rape plants examined. The information relates to%
Fettsäure im reifen Samen. Tabelle II Fatty acid in the ripe seed. Table II
Konstrukt C8 C10 C12 C14 C16 C18:0 C 18 :1 C 18:2 C18:3 C20:0 Kontrolle - - - - 3,0 2,3 76,5 9,9 6,0 0,8 pNBM99-TEg1 0,4 1,7 - - 3,4 2,2 75,4 8,2 6,5 0,8 pNBM99-TEg16 - - - 5,4 13,4 1,9 56,6 13,7 7,1 0,7 Construct C 8 C 10 C 12 C 14 C 16 C 18: 0 C 18: 1 C 18: 2 C 18: 3 C 20: 0 control - - - - 3.0 2.3 76.5 9.9 6, 0 0.8 pNBM99-TEg1 0.4 1.7 - - 3.4 2.2 75.4 8.2 6.5 0.8 pNBM99-TEg16 - - - 5.4 13.4 1.9 56, 6 13.7 7.1 0.7
Daraus folgt, daß das Gen aus dem genomischen Klon CITEgl und die cDNA C1TE12 (siehe oben) für eine C10:0-spezifische Acyl- [ACP]-Thioesterase oder imwesentlichen C10:0-spezifische Acyl- [ACP]-Thioesterase und das Gen aus dem genomischen Klon It follows that the gene from the genomic clone CITEgl and the cDNA C1TE12 (see above) for a C 10: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase or essentially C 10: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase and the gene from the genomic clone
ClTEg16 für eine C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase oder im wesentlichen C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren. Beim Vergleich der Aminosäuresequenzen in Figur 3 fällt auf, daß der C10/C14-Unterschied von CITEgl und CITEg16 auf geringe Sequenzunterschiede "RR" (Positionen 360/361), "M" (Position 371), "KE" (Positionen 395/396) und "D" (Position 398), etc. zurückgeführt werden kann. Es befinden sich zudem eine Lücke (fünf Aminosäuren) und Aminosäureaustausche im Bereich der Positionen 127 bis 135. Diese Regionen könnten einen Einfluß auf die Kettenlängenbegrenzung haben. Code ClTEg16 for a C 14: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase or essentially C 14: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase. When comparing the amino acid sequences in FIG. 3, it is striking that the C 10 / C 14 difference between CITEgl and CITEg16 is due to small sequence differences “RR” (positions 360/361), “M” (position 371), and “KE” (positions 395 / 396) and "D" (position 398), etc. can be traced. There is also a gap (five amino acids) and amino acid exchanges in the range of positions 127 to 135. These regions could have an influence on the chain length limitation.
Die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen und die Gene aus den isolierten genomischen Klonen aus Cuphea lanceolata sind in hervorragender Weise geeignet, transformierten Pflanzen die Fähigkeit zu verleihen, mittelkettenspezifische Fettsäuren zu bilden. Das bedeutet, daß ein vollfunktionsfähiges Gen für eine mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase übertragen werden kann. In gaschromatographischen Untersuchungen von transgenen Raps und Tabak wurde die Bildung von The DNA sequences according to the invention and the genes from the isolated genomic clones from Cuphea lanceolata are outstandingly suitable for giving transformed plants the ability to form medium-chain-specific fatty acids. This means that a fully functional gene for a medium chain specific acyl [ACP] thioesterase can be transferred. Gas chromatographic studies of transgenic oilseed rape and tobacco have shown the formation of
Caprinsäure und Myristinsäure durch Übertragung von Genen für eine C10:0- bzw. C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase oder im wesentlichen C10:0- bzw. C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase nachgewiesen. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße cDNA sowie die Gene aus den gezeigten genomischen Klonen als pflanzliche Gene nicht zu Schwierigkeiten in der Verträglichkeit in Raps und Tabak führen. Die ordnungsgemäße Kompartimentierung ist aufgrund der vorhandenen Transitpeptide gewährleistet. Für eine regulierte Expression der ClTE13-σDNA kann ein samenspezifisch exprimierender Promotor benutzt werden und die Gene aus den gezeigten genomischen Klonen werden selbst durch die eigenen Promotoren gewebespezifisch reguliert. Positionseffekte können durch die notwendige Anzahl von Transformanten ausgeglichen werden. Somit eignen sich die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen in Form der präsentierten cDNAs als auch in Form der isolierten Gene der gezeigten genomischen Klone zur Produktion von mittelkettenspezifischen Fettsäuren in transgenen Pflanzen, Capric acid and myristic acid by transfer of genes for a C 10: 0 or C 14: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase or essentially C 10: 0 - or C 14: 0 -specific acyl- [ACP] -Thioesterase detected. It has been shown that the cDNA according to the invention and the genes from the shown genomic clones as plant genes do not lead to compatibility problems in rapeseed and tobacco. Proper compartmentalization is ensured due to the existing transit peptides. A seed-expressing promoter can be used for regulated expression of the ClTE13-σDNA and the genes from the shown genomic clones are regulated in a tissue-specific manner even by the own promoters. Position effects can be compensated for by the necessary number of transformants. Thus, the DNA sequences according to the invention in the form of the cDNAs presented and in the form of the isolated genes of the genomic clones shown are suitable for the production of medium-chain fatty acids in transgenic plants,
vorzugsweise Ölpflanzen. Eine Optimierung des Gehaltes an mittelkettenspezifischen Fettsäuren kann durch zusätzlichen Transfer von Komponenten des Fettsäuresynthasesystems, wie z.B. DNA-Sequenzen für ACP2, einer spezifischen KAS, preferably oil plants. An optimization of the content of medium chain specific fatty acids can be achieved by additional transfer of components of the fatty acid synthase system, e.g. DNA sequences for ACP2, a specific KAS,
Ketoreduktase und Enoylreduktase, zum Beispiel aus Cuphea lanceolata, in Raps, erfolgen. Darüber hinaus ist zu erwarten, daß die cytoplasmatisch lokalisierte LPA-AT (Lysophosphatidsäure Acyltransferase) z.B. aus Cuphea lanceolata in Raps eine deutliche Steigerung des Gehalts an mittelkettigen Fettsäuren in den Triacylglyceriden mit sich bringt. Ketoreductase and enoyl reductase, for example from Cuphea lanceolata, in rapeseed. In addition, it is expected that the cytoplasmic localized LPA-AT (lysophosphatidic acid acyltransferase) e.g. from Cuphea lanceolata in rapeseed results in a significant increase in the content of medium-chain fatty acids in the triacylglycerides.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der The following examples serve to explain the
Erfindung. Invention.
Beispiele Examples
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Pflanzenmaterial bestand aus den Arten Brassica napus (Cruciferae) (Raps), Nicotiana tabacum (Solanaceae) (Tabak) und Cuphea lanceolata (Lythraceae) (lanzettblättriges Köcherblümchen oder Höckerblümchen) . Zur Transformation wurde die Sommerrapssorte Drakkar und die Tabaklinie Petit Havanna SRI verwendet. The plant material used in the context of the present invention consisted of the species Brassica napus (Cruciferae) (oilseed rape), Nicotiana tabacum (Solanaceae) (tobacco) and Cuphea lanceolata (Lythraceae) (lancet-leaved quiver flower or hump flower). The summer rape variety Drakkar and the tobacco line Petit Havanna SRI were used for the transformation.
Beispiel 1 example 1
Herstellung von cDNAs der Acyl-[ACP]-Thioesterase aus Cuphea lanceolata  Production of acyl- [ACP] thioesterase cDNAs from Cuphea lanceolata
Zunächst wurde eine cDNA-Bank aus Cuphea lanceolata (Wildtyp) hergestellt. Die cDNA-Bank wurde nach den Angaben des Herstellers (Stratagene) mit Hilfe des cDNA ZAP®-Synthese Kits hergestellt. Als Ausgangsmaterial zur Synthese der cDNAs diente polyA+-mRNA aus isolierten, etwa zwei bis drei Wochen alten unreifen Embryonen. Die auf diese Weise gewonnene cDNA- Bank hat eine Größe von 9,6 × 105 rekombinanten Phagen mit einem Anteil von etwa 50% Klonen, deren Insertionen 500 bp übersteigen. First, a cDNA library from Cuphea lanceolata (wild type) was produced. The cDNA library was produced according to the manufacturer's instructions (Stratagene) using the cDNA ZAP ® synthesis kit. The starting material for the synthesis of the cDNAs was polyA + mRNA from isolated, about two to three week old immature embryos. The cDNA obtained in this way Bank has a size of 9.6 × 10 5 recombinant phages with a share of approximately 50% clones, the insertions of which exceed 500 bp.
Zum Screenen der oben beschriebenen cDNA-Bank wurde eine spezifische Hybridisierungssonde für die Acyl-[ACP]-Thioesterase hergestellt. Dazu wurden zunächst geeignete degenerierte Oligonukleotide benötigt. Bei Voelker et al (1992), Science 257, Seiten 72-74 ist eine DNA-Sequenz einer pflanzlichen Acyl-[ACP]-Thioesterase wiedergegeben. Von einigen Bereichen der Sequenz, die möglichst wenig degeneriert sind, wurden Oligonukleotidprimer abgeleitet und synthetisiert. Der Primer 3532, der den Aminosäuren 277 bis 284 der Acyl-[ACP]-Thioesterase von Umbellularia californica entspricht, ist in PCR-Reaktionen in Verbindung mit dem Primer 2740 (ein modifizierter Oligo-dT-Primer mit Schnittstellen für die Restriktionsenzyme BstBI, BamHI, HindIII und SalI) geeignet zur A specific hybridization probe for acyl [ACP] thioesterase was prepared to screen the cDNA library described above. Suitable degenerate oligonucleotides were first required for this. Voelker et al (1992), Science 257, pages 72-74 show a DNA sequence of a plant acyl [ACP] thioesterase. Oligonucleotide primers were derived and synthesized from some regions of the sequence that are as little degenerate as possible. Primer 3532, which corresponds to amino acids 277 to 284 of the acyl [ACP] thioesterase from Umbellularia californica, is in PCR reactions in connection with primer 2740 (a modified oligo-dT primer with interfaces for the restriction enzymes BstBI, BamHI , HindIII and SalI) suitable for
Amplifikation einer spezifischen Hybridisierungssonde. Amplification of a specific hybridization probe.
Figur 1 zeigt die Sequenzen der für die PCR-Reaktionen Figure 1 shows the sequences for the PCR reactions
verwendeten synthetischen Oligonukleotidprimer 3532 und 2740. Die Orientierung der Oligonukleotidprimer ist beim Primer 3532 von 5' bis 3', beim Primer 2740 von 3' bis 5'. used synthetic oligonucleotide primers 3532 and 2740. The orientation of the oligonucleotide primers is from 5 'to 3' for primer 3532, from 3 'to 5' for primer 2740.
Ausgehend von 1 μg poly A+-RNA wurde mit reverser Transkriptase (Boehringer Mannheim GmbH) aus Avian Myeloblastosis Virus (AMV) während 30 Minuten bei einer Temperatur von 37°C eine cDNA-Synthese durchgeführt. Dazu wurde der in Figur 1 wiedergegebene 3'-Oligonukleotidprimer (2740) zur Synthese der spezifischen Hybridisierungssonde eingesetzt. Nach Inaktivierung der reversen Transkriptase durch Erhitzen während 5 Starting from 1 μg poly A + RNA, reverse transcriptase (Boehringer Mannheim GmbH) from Avian Myeloblastosis Virus (AMV) was used to carry out cDNA synthesis for 30 minutes at a temperature of 37 ° C. For this purpose, the 3'-oligonucleotide primer (2740) shown in FIG. 1 was used to synthesize the specific hybridization probe. After inactivation of the reverse transcriptase by heating for 5
Minuten bei einer Temperatur von 95°C wurde in dem gleichen Reaktionsansatz die PCR-Reaktion mit 50 pMol Endkonzentration je Primer und 4 Einheiten Ampli-Taq®-Polymerase (Perkin Eimer Cetus) durchgeführt. Die Reaktionen erfolgten unter den folgenden Bedingungen: a) Pufferbedingungen: 10 mM Tris-HCl, pH 8,0; 50 mM KCl; 1,5 mM MgCl; 0,01% Gelatine und 5 mM dNPPs, b) Reaktionsdauer und -temperaturen: 3 Minuten bei 92°C zum erstmaligen Denaturieren, dann 25 bis 30 Temperaturzyklen mit: 2 Minuten bei 92°C zum Denaturieren, 2 Minuten bei 50°C zum Annealen der Oligonukleotide und 2,5 Minuten bei 72°C zur Amplifikation der DNA sowie abschließend 7 Minuten bei 72°C, um eine vollständige Synthese der letzten Syntheseprodukte zu erreichen. Minutes at a temperature of 95 ° C in the same reaction carried out the PCR reaction with 50 pmol of each primer and 4 units final concentration Ampli Taq ® polymerase (Perkin Elmer Cetus). The reactions were carried out under the following conditions: a) Buffer conditions: 10 mM Tris-HCl, pH 8.0; 50 mM KCl; 1.5 mM MgCl; 0.01% gelatin and 5 mM dNPPs, b) Reaction time and temperatures: 3 minutes at 92 ° C for the first denaturation, then 25 to 30 temperature cycles with: 2 minutes at 92 ° C for denaturation, 2 minutes at 50 ° C for annealing the oligonucleotides and 2.5 minutes at 72 ° C for amplification of the DNA and finally 7 minutes at 72 ° C to achieve a complete synthesis of the last synthesis products.
Die entstandenen Amplifikationsprodukte wurden dann kloniert. Dazu wurde überstehende einzelsträngige DNA der PCR-Produkte mittels Klenow-Polymerase aufgefüllt und anschließend mit Polynukleotidkinase phosphoryliert (Sambrook et al, A The resulting amplification products were then cloned. For this purpose, protruding single-stranded DNA of the PCR products was filled in using Klenow polymerase and then phosphorylated with polynucleotide kinase (Sambrook et al, A
Laboratory Manual, 2nd edn., (1989)). Die Aufreinigung der PCR-Produkte erfolgt gemäß Standardprotokollen nach Sambrook et al (supra) durch Agarose-Gelelektrophorese, Gelelution, Extraktion mit Phenol/Chloroform und abschließender Fällung mit Isopropanol. Die auf diese Weise gereinigte DNA wurde in Smal gespaltene pBluescript®-Vektor-DNA ligiert und kloniert. Laboratory Manual, 2nd edn., (1989)). The PCR products are purified according to standard Sambrook et al (supra) protocols by agarose gel electrophoresis, gel elution, extraction with phenol / chloroform and final precipitation with isopropanol. The thus purified DNA was ligated into Smal ® cleaved pBluescript vector DNA and cloned.
Anschließend wurde das klonierte PCR-Fragment nach der Methode von Sanger et al, Proc.Natl.Acad.Sci. 74, Seiten 5463-5467 sequenziert. Die DNA-Sequenzierung erfolgte teilweise radioaktiv mit Hilfe des Sequencing®-Kits bzw. mit Hilfe eines Pharmacia Automated Laser Fluorescent A.L.F.®-DNA-Sequenziergeräts. Die Sequenzen wurden mit Hilfe der Computer Software der University of Wisconsin Genetics Computer Group (Devereux et al, Nucl.Acids Res. 12, Seiten 387-395 analysiert. The cloned PCR fragment was then analyzed using the method of Sanger et al, Proc.Natl.Acad.Sci. 74, pages 5463-5467 sequenced. DNA sequencing was partially radioactive using the Sequencing ® kit or a Pharmacia Automated Laser Fluorescent ALF ® DNA sequencer. The sequences were analyzed using the computer software of the University of Wisconsin Genetics Computer Group (Devereux et al, Nucl.Acids Res. 12, pages 387-395.
Wie aus der als SEQ ID NO: 8 im Sequenzprotokoll gezeigten Sequenz des 530 bp Acyl-[ACP]-Thioesterase-PCR-Produkts, As from the sequence of the 530 bp acyl [ACP] thioesterase PCR product shown as SEQ ID NO: 8 in the sequence listing,
PCR42, zu ersehen ist, konnte ein PCR-Produkt mit PCR42, it can be seen, could use a PCR product
signifikanter Homologie zur Ausgangssequenz synthetisiert werden. Unter der DNA-Sequenz ist die korrespondierende significant homology to the starting sequence can be synthesized. Under the DNA sequence is the corresponding one
Aminosäure dargestellt. Amino acid shown.
Das oben beschriebene 530 bp große PCR-Produkt wurde als Sonde zur Isolation von Acyl-[ACP]-Thioesterase-cDNAs verwendet. Dazu wurde die oben beschriebene cDNA-Bank mit dem PCR-Produkt gescreened und 11 cDNAs isoliert, die aufgrund ihrer Sequenzen in drei Klassen eingeteilt werden können. The 530 bp PCR product described above was used as a probe to isolate acyl [ACP] thioesterase cDNAs. For this purpose, the cDNA library described above was screened with the PCR product and 11 cDNAs were isolated, which can be divided into three classes based on their sequences.
In diesem Zusammenhang wurden die cDNA-Klone C1TE13, ClTE5 und ClTE12 isoliert, die jeweils eine der drei Klassen repräsentieren. Ihre DNA-Sequenzen sowie die daraus abgeleiteten In this context, the cDNA clones C1TE13, ClTE5 and ClTE12 were isolated, which each represent one of the three classes. Your DNA sequences as well as those derived from them
Aminosäuresequenzen sind als SEQ ID NO: 1,2 und 3 im Sequenzprotokoll dargestellt. Amino acid sequences are shown as SEQ ID NO: 1,2 and 3 in the sequence listing.
Beispiel 2 Example 2
Herstellung von αenomischen Klonen der Acyl-[ACP]-Thioesterase aus Cuphea lanceolata  Production of αenomic clones of acyl [ACP] thioesterase from Cuphea lanceolata
Hierzu wurde genomische DNA aus jungen Blättern von Cuphea lanceolata isoliert (S.L. Della Porta, J. Wood und J.B. Hicks, A plant DNA minipreparation: Version II, Plant.Mol.Biol.Rep.,1, Seiten 19-21 (1983)). Die DNA wurde dann partiell mit dem Restriktionsenzym Sau3A gespalten, wonach DNA-Fragmente der Größenordnung zwischen 11000 bp und 19000 bp in den mit Xhol gespaltenen Vektor FIX II (Stratagene) kloniert wurden, nachdem die beteiligten Schnittstellen jeweils mit zwei For this, genomic DNA was isolated from young leaves of Cuphea lanceolata (SL Della Porta, J. Wood and JB Hicks, A plant DNA minipreparation: Version II, Plant.Mol.Biol.Rep., 1, pages 19-21 (1983)) . The DNA was then partially cleaved with the restriction enzyme Sau3A, after which DNA fragments of the order of magnitude between 11000 bp and 19000 bp were cloned into the Xhol-cleaved vector FIX II (Stratagene) after the cleavage sites involved had two each
Nukleotiden partiell aufgefüllt worden waren. Die nichtvervielfältigte genomische DNA-Bank repräsentierte 5,4 mal das Genom von Cuphea lanceolata. Mit der C1TE5-CDNA als Sonde wurden dann aus dieser Bank 103 hybridisierende Phagen Nucleotides were partially filled. The non-replicated genomic DNA library represented 5.4 times the Cuphea lanceolata genome. With the C1TE5-CDNA as a probe, 103 hybridizing phages were then generated from this bank
isoliert, 40 davon weiter aufgereinigt und 23 kartiert. Diese lassen sich in vier Klassen einteilen. Hierzu wird auf Figur 2 verwiesen, die die genomischen Klone CITEgl, ClTEg16, ClTEg4 und ClTEg7, welche unterschiedlichen Klassen zugeordnet werden, zeigen. Geeignete DNA-Fragmente der genomischen Klone wurden sequenziert. Ihre DNA-Sequenzen sowie die daraus abgeleiteten Aminosäuresequenzen sind als SEQ ID NO:4,5,6 und im Sequenzprotokoll wiedergegeben. Beispiel 3 isolated, 40 of them further purified and 23 mapped. These can be divided into four classes. For this purpose, reference is made to FIG. 2, which shows the genomic clones CITEgl, ClTEg16, ClTEg4 and ClTEg7, which are assigned to different classes. Suitable DNA fragments from the genomic clones were sequenced. Their DNA sequences and the amino acid sequences derived from them are shown as SEQ ID NO: 4,5,6 and in the sequence listing. Example 3
Transformation von Raps und Tabak  Transformation of rapeseed and tobacco
Es wurden geeignete Expressionsvektoren hergestellt. Dazu wurde ein chimäres Gen bestehend aus der ClTE13-CDNA, dem Promotor ACP23 und dem Terminator tnos in den binären Vektor pRE1 inseriert. Daraus resultiert der Vektor pNBM99-2TE. Der Vektor pNBM99-3TE wurde hergestellt, indem die ClTE13-CDNA nach dem konstruierten Doppelpromotor der 35S RNA aus dem Cauliflower Mosaic Virus (p35S/Δp35S) in den binären Vektor pRE9 eingeführt wurde. Weitere Expressionsvektoren wurden hergestellt unter Verwendung der genomischen Klone CITEgl und ClTEg16 und dem binären Vektor pREl. Die somit erhaltenen Expressionsvektoren wurden mit pNBM99-TEgl und pNBM99-TEgl6 bezeichnet. Suitable expression vectors were made. For this purpose, a chimeric gene consisting of the ClTE13-CDNA, the promoter ACP23 and the terminator tnos was inserted into the binary vector pRE1. This results in the vector pNBM99-2TE. The vector pNBM99-3TE was produced by inserting the ClTE13-CDNA into the binary vector pRE9 after the constructed double promoter of the 35S RNA from the Cauliflower Mosaic Virus (p35S / Δp35S). Additional expression vectors were generated using the genomic clones CITEgl and ClTEg16 and the binary vector pREl. The expression vectors thus obtained were designated pNBM99-TEgl and pNBM99-TEgl6.
Die Transformation von Raps erfolgte mittels Agrobacterium tumefaciens nach dem Protokoll von De Block et al, Plant Rapeseed was transformed using Agrobacterium tumefaciens according to the protocol of De Block et al, Plant
Physiol.91. Seiten 694-701 ausgehend von Hypocotylstücken. Dabei wurde der Agrobacterienstamm GV3101 C58C1 Rifr (Van Larebeke et al, Nature 252. Seiten 169-170 (1974)) mit dem Ti-Plasmid pMP90RK (C.Koncz, J. Schell, Mol.Gen.Genet. 204. Physiol. 91. Pages 694-701 based on hypocotyl pieces. The Agrobacterium strain GV3101 C58C1 Rif r (Van Larebeke et al, Nature 252. Pages 169-170 (1974)) was used with the Ti plasmid pMP90RK (C. Koncz, J. Schell, Mol.Gen.Genet. 204.
Seiten 383-396 (1986)) und die oben genannten Expressionsvektoren verwendet. Die Selektion auf Kanamycin-Resistenz erfolgte mit 50 μg (Medium A5), später mit 15 μg KanamycinPages 383-396 (1986)) and the expression vectors mentioned above. The selection for kanamycin resistance was carried out with 50 μg (medium A5), later with 15 μg kanamycin
(Monosulphat, Sigma K-4000) pro Milliliter Medium (Medium A6 und A8). Die Transformationsrate betrug 10%, bezogen auf die Anzahl ausgelegter Hypocotylstücke. Sie basiert auf der (Monosulphate, Sigma K-4000) per milliliter of medium (medium A6 and A8). The transformation rate was 10%, based on the number of hypocotyl pieces laid out. It is based on the
Verifizierung der Transformation mittels Southern-Blot Verification of the transformation using Southern blot
(Sambrook et al, supra.) bzw. (PCR-Edwards et al, Nucl.Acids Res. 19, Seite 1349 , (1991) ) .  (Sambrook et al, supra.) And (PCR-Edwards et al, Nucl.Acids Res. 19, page 1349, (1991)).
Die Transformation von Tabak erfolgte mit dem oben genannten Vektorsystem nach dem "Leaf-Disk" Transformationsverfahren nach R.B. Horsch et al, Pant .Mol .Biol. 20, Seiten 1229-1231, (1985)). Die Analyse der Fettsäuren in den transformierten Pflanzen wurde nach der Methode von W. Thies, Z. Pflanzenzüchtung 65, Seiten 181-202 (1971) und W. Thies, Proc. 4th Int.Rape Seed Con, 4.-8. Juni, Gießen, Seiten 275-282 (1974) mit Hilfe eines Hewlett-Packard Gaschromatographen (Modell HP5890 Serie II mit FID) und einer 10 m langen Kapillarsäule (FS-FFAP-CB-0,25 von CS-Chromatographie-Service GmbH, Langerwehe) durchgeführt. Mit Wasserstoff als Trägergas erfolgte die Trennung der Fettsäuremethylester in einem Temperaturgradienten von 140°C bis 208°C bei einem Temperaturanstieg von 20°C pro Minute. Nach Erreichen der Endtemperatur von 208°C verlief die Trennung isoterm über sieben Minuten. Injektor und Detektor wurden konstant bei 250°C betrieben. The transformation of tobacco was carried out with the above-mentioned vector system according to the "leaf-disk" transformation method according to RB Horsch et al, Pant. Mol. Bio. 20, pages 1229-1231, (1985)). The analysis of the fatty acids in the transformed plants was carried out according to the method of W. Thies, Z. Plant Breeding 65, pages 181-202 (1971) and W. Thies, Proc. 4th Int.Rape Seed Con, 4th-8th June, Gießen, pages 275-282 (1974) using a Hewlett-Packard gas chromatograph (model HP5890 series II with FID) and a 10 m long capillary column (FS-FFAP-CB-0.25 from CS-Chromatographie-Service GmbH, Langerwehe) carried out. With hydrogen as the carrier gas, the fatty acid methyl esters were separated in a temperature gradient from 140 ° C to 208 ° C with a temperature increase of 20 ° C per minute. After the final temperature of 208 ° C had been reached, the separation wasotermic for seven minutes. The injector and detector were operated constantly at 250 ° C.
Sollten in irgendeiner Weise molekularbiologische Arbeiten nicht hinreichend beschrieben sein, so wurden diese nach If molecular biological work is not adequately described in any way, this has been done
Standardmethoden, wie bei Sambrook et al, supra, beschrieben, durchgeführt. Standard methods as described in Sambrook et al, supra.

Claims

Patentansprüche claims
1. DNA-Sequenzen, die für eine mittelkettenspezifische 1. DNA sequences required for a medium chain specific
Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren, und die Allele sowie Derivate dieser DNA-Sequenzen.  Encoding acyl [ACP] thioesterase, and the alleles and derivatives of these DNA sequences.
2. DNA-Sequenzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Pflanzen isoliert sind. 2. DNA sequences according to claim 1, characterized in that they are isolated from plants.
3. DNA-Sequenzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Cuphea lanceolata isoliert sind. 3. DNA sequences according to claim 2, characterized in that they are isolated from Cuphea lanceolata.
4. DNA-Sequenzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie für eine C10:0-spezifische Acyl- [ACP]-Thioesterase oder im wesentlichen C10:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren. 4. DNA sequences according to one of claims 1 to 3, characterized in that they code for a C 10: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase or essentially C 10: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase .
5. DNA-Sequenzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie für eine C14:0-spezifische Acyl- [ACP]-Thioesterase oder im wesentlichen C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase kodieren. 5. DNA sequences according to one of claims 1 to 3, characterized in that they code for a C 14: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase or essentially C 14: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase .
6. Genomische Klone, die das vollständige Gen für eine 6. Genomic clones that are the complete gene for one
mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase und die Allele sowie Derivate dieses Gens enthalten.  contain medium-chain specific acyl- [ACP] thioesterase and the alleles and derivatives of this gene.
7. Genomische Klone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vollständige Gen neben dem Strukturgen die Promotorsequenz und andere Regulatorsequenzen umfaßt . 7. Genomic clones according to claim 6, characterized in that the complete gene in addition to the structural gene comprises the promoter sequence and other regulatory sequences.
8. Genomische Klone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus genomischer Pflanzen-DNA isoliert sind. 8. Genomic clones according to claim 6, characterized in that they are isolated from genomic plant DNA.
9. Genomische Klone nach Anspruch 8, dadurch 9. Genomic clones according to claim 8, characterized
gekennzeichnet, daß die Pflanzen-DNA von Cuphea  characterized in that the plant DNA of Cuphea
lanceolata stammt. lanceolata comes from.
10. Genomischer Klon nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase eine C10:0-spezifische Acyl-[ACP]- Thioesterase oder im wesentlichen C10:0-spezifische Acyl- [ACP]-Thioesterase ist. 10. Genomic clone according to one of claims 6 to 9, characterized in that the medium chain-specific acyl- [ACP] thioesterase is a C 10: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase or essentially C 10: 0 -specific acyl- [ACP] thioesterase.
11. Genomischer Klon nach einem der Ansprüche 6 bis 9, 11. Genomic clone according to one of claims 6 to 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase eine C14:0-spezifische Acyl-[ACP]- Thioesterase oder im wesentlichen C14:0-spezifische Acyl- [ACP]-Thioesterase ist. characterized in that the medium chain specific acyl [ACP] thioesterase is a C 14: 0 specific acyl [ACP] thioesterase or essentially C 14: 0 specific acyl [ACP] thioesterase.
12. Genomische Klone ClTEg4 (DSM 8493) und ClTEg7 12. ClTEg4 (DSM 8493) and ClTEg7 genomic clones
(DSM 8494).  (DSM 8494).
13. Plasmide pNBM99-TEg1 (DSM 8477) und pNBM99-TEg16 13. Plasmids pNBM99-TEg1 (DSM 8477) and pNBM99-TEg16
(DSM 8478).  (DSM 8478).
14. Verfahren zur Herstellung von Pflanzen, Pflanzenteilen und Pflanzenprodukten, die Fettsäuren mittlerer Kettenlänge produzieren, bei dem eine DNA-Sequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder ein aus den genomischen 14. A process for the production of plants, plant parts and plant products which produce medium-chain fatty acids, in which a DNA sequence according to one of claims 1 to 5 or one of the genomic
Klonen oder Plasmiden nach einem der Ansprüche 6 bis 13 stammendes Gen auf gentechnologischem Weg übertragen wird.  Clones or plasmids according to any one of claims 6 to 13 gene is transferred by genetic engineering.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzen, Pflanzenteile und Pflanzenprodukte 15. The method according to claim 14, characterized in that the plants, plant parts and plant products
Caprinsäure (C10:0) oder im wesentlichen Caprinsäure Capric acid (C 10: 0 ) or essentially capric acid
(C10:0) produzieren. (C 10: 0 ) produce.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzen, Pflanzenteile und Pflanzenprodukte 16. The method according to claim 14, characterized in that the plants, parts of plants and plant products
Myristinsäure (C14:0) oder im wesentlichen MyristinsäureMyristic acid (C 14: 0 ) or essentially myristic acid
(C14:0) produzieren. (C 14: 0 ) produce.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich DNA-Sequenzen, die für ACP2, eine spezifische KAS, Ketoreduktase und 17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that in addition DNA sequences for ACP2, a specific KAS, ketoreductase and
Enoylreduktase und gegebenenfalls Lysophosphatidsäure- Acyltransferase kodieren, übertragen werden.  Enoyl reductase and optionally encoding lysophosphatidic acyltransferase are transmitted.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die DNA-Sequenz bzw. DNA-Sequenzen und die Gene durch Mikroinjektion, Elektroporation, Particle gun, das Quellen von Pflanzenteilen in DNA- Lösungen, Pollen- oder Pollenschlauchtransformation, Übertragung von entsprechenden rekombinanten Ti- Plasmiden oder Ri-Plasmiden von Agrobacterium 18. The method according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the DNA sequence or DNA sequences and the genes by microinjection, electroporation, particle gun, the swelling of plant parts in DNA solutions, pollen or pollen tube transformation, transmission of corresponding recombinant Ti plasmids or Ri plasmids from Agrobacterium
tumefaciens, Liposomen-vermittelten Transfer oder durch Pflanzenviren übertragen wird bzw. werden.  tumefaciens, liposome-mediated transfer or is transmitted by plant viruses.
19. Verwendung einer DNA-Sequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eines aus den genomischen Klonen oder 19. Use of a DNA sequence according to one of claims 1 to 5 or one of the genomic clones or
Plasmiden nach einem der Ansprüche 6 bis 13 stammenden Gens zur Übertragung von Genen für mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterasen in Pflanzen.  Plasmids according to one of Claims 6 to 13, derived from genes for transferring genes for medium-chain-specific acyl- [ACP] thioesterases in plants.
20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase eine C10:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase oder im wesentlichen C10:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase ist. 20. Use according to claim 19, characterized in that the medium chain-specific acyl [ACP] thioesterase is a C 10: 0 -specific acyl [ACP] thioesterase or essentially C 10: 0 -specific acyl [ACP] thioesterase is.
21. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mittelkettenspezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase eine C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase oder im 21. Use according to claim 19, characterized in that the medium chain-specific acyl [ACP] thioesterase is a C 14: 0 -specific acyl [ACP] thioesterase or in
wesentlichen C14:0-spezifische Acyl-[ACP]-Thioesterase ist. essential C 14: 0 -specific acyl [ACP] thioesterase.
22. Pflanzen, Pflanzenteile und Pflanzenprodukte hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 14 bis 18. 22. Plants, parts of plants and plant products produced by a process of claims 14 to 18.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455167A (en) * 1991-05-21 1995-10-03 Calgene Inc. Medium-chain thioesterases in plants
US5654495A (en) * 1992-10-30 1997-08-05 Calgene, Inc. Production of myristate in plant cells
US5850022A (en) * 1992-10-30 1998-12-15 Calgene, Inc. Production of myristate in plant cells
EP0716707A1 (en) * 1993-09-04 1996-06-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Promoters
EP0728212A1 (en) * 1993-11-10 1996-08-28 Calgene, Inc. Plant acyl acp thioesterase sequences
US5807893A (en) * 1993-11-18 1998-09-15 Voelker; Toni Alois Plant thioesterases and use for modification of fatty acid composition in plant seed oils
DK0778896T3 (en) 1994-08-31 2015-04-07 Du Pont Nucleotide OF RAPE AND SOYA BEAN palmitoyl-ACP THIOESTERASEGENER AND USE THEREOF IN REGULATION OF FATTY ACID CONTENT oils FROM soybean and RAPS PLANTS
US5955329A (en) * 1995-05-15 1999-09-21 Calgene, Inc. Engineering plant thioesterases for altered substrate specificity
AR013633A1 (en) * 1997-04-11 2001-01-10 Calgene Llc METHOD FOR THE ALTERATION OF THE COMPOSITION OF AVERAGE CHAIN FAT ACIDS IN VEGETABLE SEEDS THAT EXPRESS A THIOESTERASE THAT PREFERS HETEROLOGICAL VEGETABLE AVERAGE CHAIN.
AU7147498A (en) 1997-05-05 1998-11-27 Dow Agrosciences Llc Nucleotide sequences of maize oleoyl-acp thioesterase and palmitoyl-acp thioesterase genes and their use in the modification of fatty acid content of oil
AU2001279007A1 (en) 2000-07-25 2002-02-05 Calgene Llc Nucleic acid sequences encoding beta-ketoacyl-acp synthase and uses thereof
TW200826924A (en) * 2006-09-08 2008-07-01 Kaneka Corp Composition containing reduced coenzyme Q10 and lysolecithin
US8956834B2 (en) * 2009-06-29 2015-02-17 Synthetic Genomics, Inc. Acyl-ACP thioesterase genes and uses therefor
US9399768B2 (en) 2011-07-27 2016-07-26 Iowa State University Research Foundation, Inc. Materials and methods for using an acyl-acyl carrier protein thioesterase and mutants and chimeras thereof in fatty acid synthesis
US8951762B2 (en) 2011-07-27 2015-02-10 Iowa State University Research Foundation, Inc. Materials and methods for using an acyl—acyl carrier protein thioesterase and mutants and chimeras thereof in fatty acid synthesis
EP2794893A4 (en) 2011-12-20 2015-08-12 Codexis Inc Production of saturated fatty alcohols from engineered microorganisms
US20150133698A1 (en) 2012-04-20 2015-05-14 Codexis, Inc. Production of fatty alcohols from engineered microorganisms
US9650655B2 (en) 2012-07-20 2017-05-16 Codexis, Inc. Production of fatty alcohols from engineered microorganisms
US9512447B2 (en) 2012-12-14 2016-12-06 Codexis, Inc. Modified native beta-ketoacyl-ACP synthases and engineered microorganisms
BR112015023192A8 (en) * 2013-03-15 2018-01-02 Solazyme Inc THIOESTERASES AND CELLS FOR THE PRODUCTION OF PERSONALIZED OILS
US9783836B2 (en) 2013-03-15 2017-10-10 Terravia Holdings, Inc. Thioesterases and cells for production of tailored oils
ES2772123T3 (en) * 2014-07-24 2020-07-07 Corbion Biotech Inc Thioesterase variants and methods of use
CN107208103A (en) 2014-09-18 2017-09-26 泰拉瑞亚控股公司 Acyl group ACP thioesterases and its mutant
AR103926A1 (en) * 2015-03-16 2017-06-14 Inst Genetics & Dev Biolog Cas METHOD FOR MAKING MODIFICATIONS DIRECTED SITE IN THE GENOMA OF A PLANT USING NON-HEREDABLE MATERIALS
EP3095870A1 (en) 2015-05-19 2016-11-23 Kws Saat Se Methods for the in planta transformation of plants and manufacturing processes and products based and obtainable therefrom

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5344771A (en) * 1990-04-26 1994-09-06 Calgene, Inc. Plant thiosterases
US5512482A (en) * 1990-04-26 1996-04-30 Calgene, Inc. Plant thioesterases
EP0563191B2 (en) * 1990-12-20 2000-01-19 E.I. Du Pont De Nemours And Company Nucleotide sequences of soybean acyl-acp thioesterase genes
US5455167A (en) * 1991-05-21 1995-10-03 Calgene Inc. Medium-chain thioesterases in plants
EP0716707A1 (en) * 1993-09-04 1996-06-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Promoters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9506740A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2169094A1 (en) 1995-03-09
WO1995006740A3 (en) 1995-06-22
AU688377B2 (en) 1998-03-12
AU7739894A (en) 1995-03-22
WO1995006740A2 (en) 1995-03-09
US5910631A (en) 1999-06-08

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