EP1153132A1 - Nucleic acids that code for a nucleobase transporter - Google Patents

Nucleic acids that code for a nucleobase transporter

Info

Publication number
EP1153132A1
EP1153132A1 EP00907590A EP00907590A EP1153132A1 EP 1153132 A1 EP1153132 A1 EP 1153132A1 EP 00907590 A EP00907590 A EP 00907590A EP 00907590 A EP00907590 A EP 00907590A EP 1153132 A1 EP1153132 A1 EP 1153132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nucleic acid
plant
seq
fragment
sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00907590A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolf B. Frommer
Bernd Gillissen
Lukas BÜRKLE
Bruno Andre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FROMMER, WOLF BERND
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1153132A1 publication Critical patent/EP1153132A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants

Definitions

  • the present invention relates to a nucleic acid which codes for a plant or animal nucleobase transporter and to its use.
  • the present invention further relates to a fragment of the nucleic acid, a construct which contains the nucleic acid and / or a fragment thereof, and a host cell.
  • the present invention also includes a method for producing a transgenic plant and a method for influencing the nucleobase transport properties of a plant, a plant part, a plant cell and / or seeds.
  • Transporters play a special role in the function of an organism. On the one hand, they decide on the absorption or release of a substance into or from a cell or organism, on the other hand they control the transport and distribution of the substances between the cells. As a rule, transporters are at the beginning or end of a metabolic pathway and therefore generally perform superordinate control functions.
  • the transport metabolites that serve as building blocks for nucleic acids include purine bases, pyrimidine bases and the nucleosides and nucleotides derived from them.
  • the uptake of these substances has, for example, an important physiological importance in the provision of precursors for nucleic acid synthesis during pollen germination and the early development of the embryo in germinating seeds.
  • phytohormones As phytohormones, cytokinins are structurally closely related to the purine bases and the purine nucleosides. These phytohormones regulate many processes during plant development. Little is known about the origin of these hormones, but their effective transport in the plant is of crucial importance for their development and function.
  • Nucleobase transp ⁇ rt systems for adenine, cytosine and uracil were characterized in bacteria and the corresponding genes could be cloned.
  • yeast Saccharomyces cerevisiae three different, active transport systems for nucleosides and nucleobases have so far been characterized both genetically and physiologically.
  • Nucleoside transporter systems have been described in a variety of mammalian cells In addition to these nucleoside transporter systems, specific transport systems for nucleobases in mammalian cells have also been described
  • the object of the present invention is to provide nucleic acids coding for plant or animal nucleobase transporters
  • nucleic acid selected from
  • nucleic acid which can be obtained by complementing host cells deficient in nucleobase transporter with a plant or animal gene bank and selecting host cells positive for nucleobase transporters
  • nucleic acid with a sequence which codes for a protein with a sequence according to SEQ ID NO 8 or SEQ ID NO 9,
  • nucleic acid which hybridizes with a nucleic acid according to b
  • nucleic acid which, taking into account the degeneration of the genetic code, would hybridize with a nucleic acid according to b) or with the sequence complementary to b);
  • nucleic acids except for nucleic acids with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5.
  • nucleic acid base includes not only nucleobases and their derivatives, but also substances chemically related to the nucleobases, for example adenine, guanine and its derivatives, such as xanthine, hypoxanthine, allantoin, allantoate, urate, xanthosine or inosine, Cytosine and its precursors and derivatives such as barbiturates or folic acid, cytokinins such as Zeatin, isopentenyladenine or kinetin, and certain alkaloids such as e.g. Caffeine, theobromine or nicotine.
  • adenine, guanine and its derivatives such as xanthine, hypoxanthine, allantoin, allantoate, urate, xanthosine or inosine
  • Cytosine and its precursors and derivatives such as barbiturates or folic acid
  • cytokinins such as Zeatin, isopentenyladenine or
  • Cytokinins contain adenine as a hydrophilic backbone, on the amino group of which there is a non-polar side chain of relatively low specificity in position 6.
  • the kinetin is an artificial cytokinin, which probably does not occur naturally in the plant.
  • the nucleobases can be modified and coupled to sugar or other building blocks, e.g. Adenosine as a riboside of adenine, cytidine as a riboside of cytosine, or cytokinin riboside.
  • nucleobase transporter in the sense of the invention denotes a protein which is involved in the transport of at least one of the aforementioned metabolites through a biomembrane. This transport can take place actively or passively. To detect the nucleotransporter activity, for example, that of Ninnemann et al. (1994, EMBO J. 15, 3464-3471) can be used.
  • “Comple entation” denotes a compensation of a genetic functional defect that is reflected in the phenotype while maintaining the same Defective underlying mutations. Complementation within the meaning of the invention is present, for example, when a genetic defect in a gene (for example the FCY2 gene in Saccharomyces cerevisiae) is eliminated by the presence of a similar, intact gene (for example the PUP1 gene from Arabidopsis thaliana) which has the function of the defective gene takes over.
  • a genetic defect in a gene for example the FCY2 gene in Saccharomyces cerevisiae
  • a similar, intact gene for example the PUP1 gene from Arabidopsis thaliana
  • nucleobase transporter-deficient host cells in the sense of the invention means cells which, because of a genetic defect, have negatively changed nucleobase transport properties which lead to a negatively selectable phenotype.
  • Preferred nucleobase transporter deficient host cells for carrying out the invention are eukaryotic cells, e.g. plant or animal cells. Nucleobase transporter-deficient yeast cells are particularly preferred.
  • Nucleobase transporter-positive host cells contain a nucleic acid that at least partially eliminates the genetic defect and therefore show a positively selectable phenotype.
  • a nucleobase transporter can be identified, for example, by complementing specific mutations in the yeast Saccharomyces cerevisiae.
  • suitable yeast mutants To isolate a gene encoding a transporter molecule from a plant or animal gene bank, suitable yeast mutants must first be available, which are not able to take up a specific substance due to a defect in this transporter molecule.
  • a mutant that is not able to grow in media with nucleobases as the sole nitrogen source is, for example, that of Grenons (Grenson, 1969, Eur. J. Biochem. 11, 249-260; Polak & Grenson, 1973, Eur. J. Biochem. 32, 276-282) described mutant fcy2 (strain MG887).
  • the URA3 gene was additionally destroyed and thus a uracil auxotrophy was generated (MG887ura3 -) -
  • a suitable yeast mutant such as, for example, the fcy2 / ura3 mutant, can be used with expression plasmids suitable for use in yeast, which insert cDNA fragments from a plant or animal cDNA library, be transformed.
  • Plant or animal nucleobase transporters are identified by selecting transformants which are able to grow on nucleobases as the only nitrogen source as a result of the expression of plant or animal cDNA sequences.
  • a cDNA library is expressed, for example from Arabidopsis thaliana seedling tissue, by means of expression plasmids which contain the yeast phosphoglycerate kinase promoter and are suitable for use in yeast, the mutation fcy2 can be complemented if possible the expression plasmids contain certain plant cDNA fragments.
  • These cDNA fragments encode plant nucleobase transporters and are encompassed by the present invention.
  • nucleic acid that hybridizes with a nucleic acid according to b) indicates a nucleic acid that hybridizes with the nucleic acid according to b) under moderately stringent conditions.
  • a hybridization solution (25% formamide; 5 x SSPE; 0.1% SDS; 5 x Denhardt's solution; 50 ⁇ g / ml herring sperm DNA; for the composition of the individual components see Sambrook et al. , 1989, Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) for 20 hours at 37 ° C.
  • the subsequent removal of unspecifically bound samples can be done by washing the filters several times in 2 x SSC / 0.1% SDS at 42 ° C.
  • the filters are preferably washed with 0.5 x SSC / 0.1% SDS, particularly preferably with 0.1 x SSC / 0.1% SDS at 42 ° C.
  • nucleic acids according to the invention can be introduced into plasmids and subjected to mutagenesis or a sequence change by recombination using standard microbiology methods. This allows a particularly simple change in the specificity of the nucleobase transporter.
  • Nucleic acids that code for modified nucleobase transporters can be used, for example, for the transformation of agricultural plants with the aim of producing transgenic plants. Using standard procedures (see Sambrook et al., 1989, Molecular cloning: A laboratory manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) base exchanges can be made or natural or synthetic sequences can be added. To connect fragments to one another, adapters or "linkers" can be added to the fragments.
  • provide suitable Restriktio ⁇ sterrorismstellen or redundant sequences, or restriction sites remove, can be used.
  • known methods are used, such as, for example, in vrtra mutagenesis, "primer repair” restriction or ligation.
  • General methods such as sequence or restriction analysis, as well as other biochemical-molecular biological methods are used to analyze the nucleic acid according to the invention.
  • a nucleic acid encoding a polypeptide or protein with nucleobase transporter activity which has at least 40%, preferably at least 60%, particularly preferably at least 80% homology to one of the nucleic acid according to SEQ ID NO 1 or the nucleic acid according to SEQ ID over its entire sequence Having NO 10 encoded polypeptide is also encompassed by the present invention.
  • the expression "at least 40%, preferably at least 60%, particularly preferably at least 80% homology” refers to agreement at the level of the amino acid sequence, which according to known methods, e.g. of computer-aided sequence comparisons (Basic local alignment search tool, S.F. Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (1990), 403-410).
  • homoology known to those skilled in the art denotes the degree of relationship between two or more polypeptide molecules, which is determined by the agreement between the sequences, whereby agreement means both identical agreement and conservative amino acid exchange.
  • the percentage of "Homology” is the percentage of areas that match in two or more sequences, taking gaps or other sequence peculiarities into account.
  • conservative amino acid exchange refers to an exchange of one amino acid residue for another amino acid residue, the exchange does not change polarity or charge.
  • An example of a conservative amino acid exchange is the replacement of a non-polar amino acid residue by another non-polar amino acid residue.
  • the homology of related polypeptide molecules can be determined using known methods. As a rule, special computer programs with algorithms that take account of the special requirements are used. Preferred methods for determining homology initially produce the greatest agreement between the sequences examined.
  • Computer programs for determining homology between two sequences include, but are not limited to, the GCG program package, including GAP (Devereux, J., et al., Nucleic Acids Research 12 (12): 387 (1984); Genetics Computer Group University of Wisconsin, Madison, (Wl)); BLASTP, BLASTN and FASTA (Altschul, S. et al., J. Molec Biol 215: 403/410 (1990)).
  • the BLAST X program can be obtained from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) and other sources (BLAST Handbook, Altschul S., et al., NCB NLM NIH Bethesda MD 20894; Altschul, S., et al., J. Mol. 215: 403/410 (1990)).
  • NCBI National Center for Biotechnology Information
  • the well-known Smith Waterman algorithm can also be used to determine homology.
  • Preferred parameters for sequence comparison include the following:
  • the GAP program is also suitable for use with the above parameters.
  • the above parameters are the default parameters for amino acid sequence comparisons.
  • the invention also encompasses a nucleic acid which encodes a polypeptide or protein with nucleobase transporter activity which, over a partial range of at least 20 amino acids, has at least 60%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 90% homology to one of those of the nucleic acid SEQ ID NO 1 and the nucleic acid encoded according to SEQ ID NO 10 comprises preferably the nucleic acid sequence according to the invention encoding a polypeptide or protein with nucleobase transporter activity which comprises an amino acid sequence which has at least 70%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% homology to one of the following amino acid sequences
  • X at positions 4 and 7 for a hydrophobic amino acid (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S or T), at positions 14 and 18-20 for any amino acid, at position 25 is T or N and at position 27 is I or F,
  • the nucleic acid preferably comprises the coding sequence of one of the sequences according to SEQ ID NO 1, 2, 6, 7 or 10, or a derivative derived therefrom by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or more bases.
  • the nucleic acid is a DNA.
  • the invention also relates to a fragment of the nucleic acid according to the invention which, in the antisense orientation to a promoter, can inhibit the expression of a nucleobase transporter in a host cell.
  • This fragment can comprise at least 10 nucleotides, preferably at least 50 nucleotides, very particularly preferably at least 200 nucleotides.
  • This fragment can be introduced into a host cell and transcribed there into a non-translatable RNA (Antisin ⁇ -RNA), which can inhibit its expression by binding to an endogenous nucleobase transporter gene or to the mRNA transcribed therefrom.
  • Antisin ⁇ -RNA non-translatable RNA
  • the invention further relates to a construct which contains a nucleic acid according to the invention and / or a fragment thereof according to the invention under the control of the elements regulating the expression.
  • regulating elements are constitutive or inducible promoters, for example the bacteria E. coli promoter araBAD (Carra & Schlief, 1993, EMBO J. 12, 35-44), for fungi the yeast promoter PMA1 (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-268) and for plants the viral CaMV35S promoter (Pietrzak et al., 1986, Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868).
  • the nucleic acid or the fragment can be provided with a transcription termination signal.
  • a transcription termination signal Such elements have already been described (see, for example, Gielen et al., 1984, EMBO J. 8, 23-29).
  • the transcriptional start area can be both native (homologous) and foreign (heterologous) to the host organism.
  • the sequence of the transcription start and termination regions can be produced synthetically or obtained naturally or contain a mixture of synthetic and natural components.
  • the nucleic acid or the fragment in the construct is preferably in an antisense orientation to the regulatory element.
  • the construct can for example, are introduced into the plant genome and, after its transcription, lead to the suppression of the formation of the plant's own nucleobase transporter molecules. In a particularly preferred embodiment of the invention, the construct is present in a plasmid.
  • the plasmid can contain a replication signal for E. coli or yeast and a marker gene which allows positive selection of the host cells transformed with the plasmid. If the plasmid is introduced into a plant host cell, depending on the introduction method, further sequences may be required, which are known to the person skilled in the art. If the plasmid according to the invention is, for example, a derivative of the Ti or Ri plasmid, the nucleic acid or the fragment to be introduced must be flanked by T-DNA sequences which enable the integration of the nucleic acid or the fragment into the plant genome. The use of T-DNA for the transformation of plant cells has been intensively investigated and i.a.
  • the integrated sequence can also contain a selection marker which gives the transformed plant cells resistance to a biocide or an antibiotic, e.g. Kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin or phosphinotricin mediated.
  • the individually used marker should therefore allow the selection of transformed cells against cells that lack the inserted DNA.
  • the invention further relates to a host cell which contains a nucleic acid according to the invention and / or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of the aforementioned nucleic acids and / or a construct according to the invention.
  • the host cell according to the present invention can be selected from bacteria, yeast, mammalian and plant cells.
  • the present invention relates to a transgenic plant and to plant parts and / or seeds of this plant which contain a nucleic acid according to the invention or a Contain nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of the aforementioned nucleic acids and / or a construct according to the invention.
  • the nucleic acid, fragment and / or construct is integrated at a genome site that does not correspond to its natural position.
  • the present invention also relates to a protein which can be obtained in a host cell by expression of a nucleic acid according to the invention or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5.
  • the respective initiation codons (ATG) of the sequence numbers 1 to 7 were identified in the sequence listing by underlining.
  • the protein preferably has the same nucleobase transport properties as the protein encoded by SEQ ID NO 1 or SEQ ID NO 9. To detect the activity of such a protein, for example, absorption experiments can be carried out, as described in the exemplary embodiment. Antibodies that react with a protein according to the invention are also included in the invention.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing a transgenic plant. This problem is solved by a method which comprises the following steps:
  • nucleic acid according to the invention or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment according to the invention of the aforementioned nucleic acids into a plant cell;
  • Transgenic plants which are produced according to the method according to the invention can e.g. derived from tobacco, potato, tomato, sugar beet, soybean, coffee, pea, bean, cotton, rice or corn plants.
  • nucleic acid or the fragment In addition to the transformation with the aid of agrobacteria, numerous other techniques are available for introducing the nucleic acid or the fragment into a plant cell. These techniques include protoplast fusion, micro-injection of DNA, electroporation, and ballistic methods and virus infection. Whole plants can then be regenerated from the transformed plant cells in a suitable medium, which can contain antibiotics or biocides for selection. The plants thus obtained can then be tested for the presence of the introduced DNA.
  • the present invention also relates to a method for influencing the nucleobase transporter properties of a plant, a plant part, a plant cell and / or seeds, which comprises the following step:
  • nucleic acid according to the invention or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment according to the invention of the aforementioned nucleic acids into a plant cell and / or a plant.
  • Both changes in the specificity of the transport system which enable the transport of new compounds and those which cause a change in the transport mechanism are suitable for influencing the nucleobase transport properties of a plant.
  • changes are possible that change the affinity or substrate specificity of the transporter such that there is a more efficient nucleobase transport into the leaves or a change in apical dominance, flowering behavior or senescence, or that an improved distribution of pesticides is made possible.
  • the plant cells according to the invention can be used for the regeneration and production of whole plants.
  • the nucleic acid according to the invention and nucleic acids with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 can be used to isolate homologous sequences from bacteria, fungi, plants, animals and / or humans.
  • gene banks In order to be able to search for homologous sequences, gene banks must first be created which are representative of the content of genes of an organism or of the expression of genes in this organism.
  • the former are genomic
  • the latter are cDNA libraries. From these, sequences can be isolated from the aforementioned nucleic acids using a probe. Once the associated genes have been identified and isolated, the sequence can be determined and the properties of the proteins encoded by this sequence can be analyzed.
  • nucleobase transporter in pro- and / or eukaryotic cells. If the aforementioned nucleic acids are introduced into a prokaryotic cell, an RNA sequence of a eukaryotic nucleobase transporter that can be translated by bacteria is formed, which despite the considerable differences in the membrane structures of pro and eukaryotes is translated into a functional eukaryotic nucleobase transporter with its substrate specificity. This enables the use of bacterial strains for studies of the properties of the transporter and its substrates.
  • nucleic acids can also be used under the control of a regulatory element in an antisense orientation to inhibit the expression of an endogenous nucleobase transporter in pro- and / or eukaryotic cells.
  • the production of transgenic crop plants is another possible use of these nucleic acids.
  • the transporters are essential for the function of the plant, they can serve as a herbicide target: screening methods in yeast to look for inhibitors, these can be optimized in the yeast system and by chemical modification and then tested on plants. • Since substitutions on the substrate framework are permitted, the transporters can be used to mobilize pesticides, for example by attaching purine or pyrimidine residues to a fungicide or insecticide.
  • Substrate class A transporters are responsible for the transport of secondary metabolites or alkaioids such as Caffeine, theobromine, nicotine and similar substances.
  • Cosuppression or antisense repression around the content of such secondary metabolites especially toxic substances in certain organs, e.g. Reduce food products; e.g. as a new decaffeination process.
  • Substrate class B transporters are responsible for the transport of nucleobases and derivatives, eg on the one hand adenine, xanthine, allantoin, allantoat, hypoxanthine, urate, xanthosine, inosine; on the other hand, cytosine and its derivatives such as barbiturates and folic acid, but also nucleosides such as adenosine etc., lead to reversal of transport processes in transgenic plants • changed cell division activity and improved development of autonomous cells: nucleobases play an important role in DNA and RNA synthesis and thus cell division activity, for example pollen is supplied with nucleobases. Use for the production of male sterile pollen by transport inhibition;
  • Adenine is an essential building block of ATP.
  • the external supply e.g. of the phloem with ATP could be influenced positively or negatively in transgenic plants by changing the expression of PuP transporters.
  • Substrate class C transporters are responsible for the transport of plant hormones, e.g. Cytokinins and cytokine derivatives, e.g. Ribosides (see adenine / adenosine).
  • plant hormones e.g. Cytokinins and cytokine derivatives, e.g. Ribosides (see adenine / adenosine).
  • cytokinins play a central role in the control of developmental and metabolic processes, a change in activity can be caused by
  • auxins are structurally close to the spectrum of substrates mediated by nucleobase transporters and could can also be conveyed by the transporters. If the transport of auxins is changed, the entire spectrum of auxin effects can be influenced.
  • Modification of the transport properties of the transporters by mutagenesis expansion of the substrate spectrum, e.g. towards the transport of alkaloids that have not yet been recognized by the transporters, synthetic hormones that are poorly transported, nucleobases that are not transported efficiently enough as a starting point for changing transport processes in transgenic plants.
  • FIG. 1 shows a hydrophobicity analysis of the PUP nucleobase transporter protein according to Kyte and Doolittle.
  • FIG. 2 shows the results of an uptake experiment shown in the form of a diagram, in which the cytosine uptake rate of the yeast strain MG877ura3 _ :: pFL61-PUP1 and the wild-type strain ⁇ 1278b (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) was measured at different pH values.
  • the substrate concentration was 100 ⁇ M.
  • FIG. 3 shows the results, shown in the form of a diagram, of an uptake experiment in which the cytosine uptake of the yeast strain MG877ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 was measured with and without the addition of glucose.
  • the cells were washed twice with water before starting the uptake measurement and incubated for 30 minutes at room temperature. Five minutes after the start of the measurements, glucose was added to one of the test batches to a final concentration of 1%.
  • FIG. 4 shows an analysis of the substrate specificity of the PUP1 nucleobase transporter (black bars) expressed in yeast in comparison to the yeast-specific FCY2 transporter (white bars).
  • FIG. 5 shows the results of a recording experiment shown in the form of a diagram, in which the cytokinin uptake of the yeast strain MG877ura3 - :: PUP1 was investigated by means of 3 H-labeled zeatin. The uptake per time at a concentration of 100 ⁇ M trans-zeatin is indicated.
  • PUP1 was expressed under the control of the yeast ATPase promoter PMA1 in the vector pDR195 (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-368) in the mutant MG877ura3 ⁇ (FCY2).
  • the empty vector (FCY2pDR195) served as a control.
  • FIG. 6a shows a schematic representation of the plasmid p35S-PUP1, a derivative of the plasmid pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721).
  • A stands for a fragment from the genome of the cauliflower mosaic virus, which carries the 35S promoter (nt 6909-7437). The promoter fragment was prepared as an Eco /? // K n / fragment from the plasmid pDH51 (Pietrzak et al., Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868).
  • B stands for a / Votf / ⁇ / otf fragment of the cDNA, flanked by a polylinker region from pT7T3 18U // vof / with Kpnl and Xöa / interfaces with the coding region of the nucleobase transporter of Arabidopsis thaliana in the orientation of fragment A. Der in The arrow drawn in fragment B indicates the reading direction of the cDNA.
  • C stands for a polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the plasmid pTiACH ⁇ (Gielen et al., 1984 EMBO J.
  • nucleotides 11749 to 11939 which is isolated as a Pvull / Hindlll fragment from the plasmid pAGV40 (Herrera-Estrella et al., 1983, Nature 303, 209-213) and after Addition of a Sp ⁇ / linker to the Pvu // interface between the Sphl and the H / n ⁇ 7 // interface of the polylinker from pBIN19 was cloned.
  • FIG. 6b shows a schematic representation of the plasmid p35S- ⁇ -PUP1, a derivative of the plasmid pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721).
  • a and C each represent the CaMV35S promoter and the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the plasmid pTiACH ⁇ (see FIG. 6a).
  • B stands for an Ssp /// - / pa / fragment of the cDNA with the coding region of the nucleobase transporter from Arabidopsis thiana in an antisense orientation to fragment A.
  • the arrow drawn in fragment B indicates the reading direction of the cDNA.
  • FIG. 7 shows the measurement of inward currents in enopus oocytes which express PUP1 at a holding voltage of -80mV. Inward currents are measured as soon as adenine is added. The current intensity depends on the concentration (bars indicate the current on the ordinate and the time on the abscissa).
  • FIG. 8 shows: (A) the growth of DM734-284DpDR195 on 150 ⁇ M adenosine (control) and (B) the growth of DM734-284DpDR195PuP1 on 150 ⁇ M adenosine.
  • FIG. 9 shows the growth of Saccharomyces cerevisiae MG877ura3 ⁇ (K) and clones transformed with the construct pDR195PUP1 (1) or with the construct pDR195PUP2 on caffeine plates with different caffeine concentrations.
  • Cloning method The vector pT7T3 18U (Pharmacia) was used for cloning in E. coli and the vector pFL61 (Minet & Lacroute, 1990, Curr. Gene..18, 287-291) for yeast transformation. The genetic constructions cloned into the binary vector pBinAR, a derivative of pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721).
  • Bacterial and yeast strains The E. co // strain DH5 ⁇ was used for the pT7T3 18U and pFL61 vectors and for the pBinAR constructs.
  • the yeast strain MG887 Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76
  • the mutation fcy2 was used as the starting strain for the expression of the cDNA library in yeast after an ura3 deficiency had been introduced.
  • Plant transformations can be carried out by gene transfer mediated by Agrobactehum tumefaciens (strain C58C1, pGV2260) (Deblaere et al., 1985, Nucl. Acids Res. 13, 4777-4788).
  • the transformation of A. thaliana is carried out, for example, by means of vacuum infiltration (modified from Bechtold et al. (1993) Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie III, Sciences de la Vie 316: 1194-1199). Pots (diameter 10 cm) are filled with earth and then covered with a fly net. A. thaliana seeds are sown on this net. Six to eight weeks after sowing, the plants were used for vacuum infiltration. For the vacuum infiltration, 2 x 1 liter cultures in YEB + antibiotic (50 ⁇ g / ml Kan and
  • the cells are harvested at 3000 g and resuspended in 600 ml of infiltration medium (0.5 ⁇ MS medium (Sigma), 5% sucrose, 44 ⁇ M benzylaminopurine).
  • infiltration medium 0.5 ⁇ MS medium (Sigma), 5% sucrose, 44 ⁇ M benzylaminopurine.
  • the bacterial suspension is filled into 250 ml mason jars and placed in a desiccator.
  • the A. thaliana plants are immersed "upside down" in the bacterial suspension, then a vacuum is applied for 5 min. After 3-4 weeks, the seeds of these plants are harvested.
  • the seeds are shaken in 4% sodium hypochloride, 0.02% triton for 10 min, centrifuged at 1500 g, washed four times with sterile water and resuspended in 3 ml 0.05% agarose per 5000 seeds.
  • the Same ⁇ -agarose solution is spread on MSS medium (1 x MS, 1% sucrose, 0.8% agarose, 50 ⁇ g / ml kamanycin, pH 5.8) (plates with 13.5 cm diameter for 5000 seeds ).
  • the panels are sealed with Parafilm ® .
  • the kanamycin-resistant plants are transferred to soil. Seeds from these plants are harvested and analyzed.
  • the activity detection can be carried out, for example, by taking up experiments with radioactive substrates (eg [ 14 C] adenine) in the cy2 yeast mutants transformed with the plant transporter gene under the control of the yeast promoter (MG877ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1), in principle as described in Ninnemann et al., 1994 (EMBO J. 15, 3464-3471).
  • radioactive substrates eg [ 14 C] adenine
  • other expression systems for example Xenopus oocytes (Borer et al., 1996, J. Biol. Chem. 271, 2213-2220), can be used using electrophysiological measurement methods.
  • the PUP1 nucleobase transporter is cloned by complementing the yeast strain MG887ura3 ⁇ (fcy2) (this work; precursor MG887 Grenson 1969, Eur. J. Biochem. 11, 249-260) with a cDNA library from Arabidopsis thaliana and selecting the Nucleobase transporter positive cells.
  • the fcy2 yeast mutant cannot grow in media with adenine or cytosine as the sole nitrogen source (Grenson, 1969, Eur. J. Biochem. 11, 249-260; Polak & Grenson, 1973, Eur. J. Biochem. 32, 276-282 ).
  • the nucleobase uptake-deficient mutant MG887 (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet 175, 67-76) was transformed with a fragment of the URA3 gene, which carries an internal deletion.
  • a URA3-deficient mutant MG887ura3 ⁇ was isolated by selection on the toxic precursor 5-fluoroorotate.
  • yeast expression vector pFL61 Minet & Lacroute, 1990, Curr. Genet. 18, 287-291
  • yeast expression vector pFL61 Minet & Lacroute, 1990, Curr. Genet. 18, 287-291
  • cloned cDNA from young seedlings of Arabidopsis thaliana two- Leaf stage
  • About 1 ⁇ g of the vector with a cDNA insertion was in the yeast strain MG887ura3 ⁇ by the method of Dohmen et al. (1991, Yeast 7, 691-692).
  • Yeast transformants that could grow on minimal medium with 1 mM adenine as the only nitrogen source were propagated.
  • Plasmid DNA was isolated from these clones by standard methods.
  • the strain MG887ura3 ⁇ was transformed again with the isolated plasmid.
  • a plasmid pFL61-PUP1 was obtained which can complement the fcy2 mutation.
  • This plasmid has an insert with a size of 1.2 kb which contains the PUP1 - nuclear base transporter gene.
  • the yeast strain MG887ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 obtained by transforming MG887ura3 ⁇ with the plasmid pFL61-PUP1 is used for uptake studies with adenine or nucleobases.
  • the strain MG887ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 is directly suitable for the investigation of inhibitors or promoters of nucleobase transport.
  • the PUP1 protein expressed by the yeast strain M887ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 was subjected to a hydrophobicity analysis according to Kyte and Doolittle. As can be seen from FIG. 1, the PUP1 protein 9-12 has strongly hydrophobic regions (positive values on the Y axis) which are long enough to cross the membrane once. The first hydrophobic region is not conserved in all PUP proteins.
  • the plasmid pFL61-PUP1 was isolated from the yeast strain MG887ura3 ⁇ :: pFL61 -PUP1 and the insertion was carried out using synthetic oligonucleotides according to the method of Sanger et al. (1977, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 5463-5467).
  • the coding sequence of the PUP1 gene is reproduced in SEQ ID NO 1 and the protein sequence derived therefrom in SEQ ID NO 8.
  • Example 2 Recording studies with 14 C-labeled adenine, 14 C-labeled cytosine and 3 H-labeled cvtokinins on the yeast strain MG887ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1
  • yeast strains MG887ura3 ⁇ :: pFL61, MG887ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 and their parent strain ⁇ 1278b were used in full medium ( YPD) without uracil and with 2% glucose as carbon source up to an OD 6 oo of 0.6 at 28 ° C.
  • the cells were harvested at 3000 g, washed twice with water and adjusted to an OD600 of 12 with sodium phosphate buffer (100 mM, pH 4.5), 1% glucose.
  • the cell suspension was stored in 100 ⁇ l portions on ice until the start of the uptake experiment.
  • the cells were preincubated at 30 ° C. for 2 min.
  • the reaction was then started by adding 100 ⁇ l of the radioactively labeled substrate solution to 100 ⁇ l of cell suspension.
  • the reaction mixture was incubated at 30 ° C., and after 30, 60, 120, 180 seconds, 50 ⁇ l of the suspension was removed in each case and added to 4 ml of ice-cold water (for measurements over 180 seconds, more cell suspension and substrate solution were used accordingly).
  • the cells were sucked onto glass fiber filters and washed with 4 ml of ice-cold water. The radioactivity on the filters was then determined in the liquid scintillation counter.
  • the substrate solution is a 100 mM sodium phosphate buffer pH 4.5 with 1% glucose and 9.25 Bq / ⁇ l of the radiolabelled substrate (25-100 ⁇ M [ 1 C] adenine or [ 14 C] cytosine ).
  • the substrate solution contains the unlabelled substrate, any inhibitors and competitors in a double concentration.
  • the pH of the sodium phosphate buffer was also changed. When measuring the influence of glucose on the uptake rates, neither the cell suspension nor the substrate solution contained glucose. Glucose was only added to the measurement batch in a final concentration of 1% after the start of the uptake measurements. Furthermore it could be shown that PUP2 is also able to transport adenine.
  • Table 1 shows the uptake of radioactively labeled adenine and cytosine by the yeast strain MG887ura3 ⁇ :: pFL61- mediated by the PUP1 nucleobase transporter. PUP1 specified.
  • the cell volume was estimated to be four times the dry weight (Ninnemann et al, 1994, EMBO J15, 3464-3471). The recording takes place against a concentration gradient. ⁇
  • FIG. 2 shows that the cytosine uptake into the yeast strain MG877ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 mediated by the PUP1 nucleobase transporter is dependent on the pH value. Similar results were obtained for adenine uptake (data not shown).
  • the cytosine uptake mediated by the PUP1 nucleobase transporter in the yeast strain MG877ura3 ⁇ :: pFL61-PUP1 is glucose dependent. Similar results were obtained for adenine uptake (data not shown).
  • the increase in activity when glucose is added can be used as an indication of energy dependence. This, as well as the observed increase in activity with decreasing pH value, indicates a secondary active, proton-coupled uptake mechanism.
  • nucleic acid coding for a plant nucleobase transporter and the overexpression or antisense repression of a nucleobase transporter gene for changing the transport of nucleobases and their derivatives is described here using the example of Arabidopsis thaliana. The application is not limited to this species.
  • the vector contains a Kpnl and an Xöa / interface in the multiple cloning site so that the PUP1 cDNA could be isolated from this vector as a pn / -Xi-> a / fragment.
  • This 1.2kb Kpnl-Xbal fragment was cloned into the Kpnl-Xbal cut vector pBinAR, a derivative of pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8720).
  • the resulting plasmid was named p35S-PUP1.
  • a 1.1 kb Hpal-Ssp / -PUP1 fragment was isolated from the plasmid pFL61-PUP1 and cloned into the Sma / interface of pBinAR in an antisense orientation. The orientation of the fragment was checked by restriction cleavage. The resulting plasmid was named p35- ⁇ -PUP1.
  • the PUP1 cDNA fragments have the designation "B" in FIGS. 6a and 6b.
  • B the resulting plasmid is called p35S-PUP1 or p35S- ⁇ -PUP1.
  • a fragment from the cauliflower mosaic virus genome carrying the 35S promoter (nt 6909-7437) was inserted between its EcoRI and pt7 / interfaces.
  • the promoter fragment was prepared as an EcoR // pn / fragment from the plasmid pDH51 (Pietrzak et al., Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868).
  • the promoter fragment is labeled "A”.
  • the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the plasmid pTiACH ⁇ (Gielen et al., EMBO J. 3, 835-846) is also inserted.
  • a Pvull / Hindlll fragment (nt 11749-11939) from the plasmid pAGV 40 (Herrera-Estrella et al., 1983, Nature 303, 209-2139) was at the Pvu // interface with a Sp / 7 / - Left has been provided.
  • the polyadenylation signal is labeled "C" in the plasmid card.
  • the cDNA for PUP1 was cut with NotI and cloned into an oocyte expression vector which contains untranslated 5 'and 3' regions of the ⁇ globi from Xenopus.
  • the cDNA was then amplified using PCR.
  • SP6 from the oocyte vector
  • a primer which destroys the STOP codon of PUP1 and at the same time inserts a / Votf interface was used as the backward primer.
  • This PCR fragment was cut into Notl and Hindill and ligated into an oocyte expression vector which additionally contains the gene for GFP ("green fiourescent protein" from the jellyfish) behind the Notl interface.
  • the linker with three base pairs coding for alanine is formed by inserting the / Votf interface, the plasmid has been linearized with Mlul, and RNA has been transcribed in vitro using SP6 polymerase and taken up to about 1 ng / nl in water per oocyte (maturity stage 5 to 6) 50 nl were injected in.
  • oocytes were placed in a corresponding measuring chamber for measurement and rinsed with various solutions, which contained: 100 mM N-methyl-D-glutamine chloride, 2 mM calcium chloride, 5 mM MES, pH 5.0 or 7.3 and corresponding concentrations of adenine.
  • a glass electrode (filled with 3 M KCI) was inserted into the oocyte for voltage measurement. The potential was measured relative to the reference electrode using a Dagan amplifier. This was connected to the bath solution via an agar bridge.
  • solutions without adenine at pH 7.3 oocytes had a typical resting potential of approximately - 30 mV (see FIG. 7). Adenine in the bath solution causes depolarization of the oocyte. This shows that PUP1 also transports adenine in oocytes.
  • the oocyte was clamped to a voltage of -80 mV for current measurement.
  • Adenine in the bath solution causes an inward flow. Since adenine itself is not charged, this indicates cotransport with charged ions, e.g. Protons,
  • Saccharomyces cerev / s / ' ae strain DM734-284D (genotype: ade8-18, ade2-1. Arg4-16, leu2-27, trp1-1, Iys2, ura3 Yeast Ge ⁇ etic Stock Center) was used for growth studies. Due to the mutations in the gene loci ade 8-18 and ade 2-1, this yeast strain is unable to synthesize adenine itself. This strain therefore needs adenine from the external medium to be able to grow. This adenine is taken up via the yeast purine / cytosine transporter FCY2.
  • the strain DM734-284D is also able to grow on medium which contains adenosine instead of adenine, provided that adenosine transport into the yeast cell is mediated by a genetically engineered adenosine transporter. Saccharomyces cerevisiae itself does not have such an adenosine transporter.
  • the strain DM734-284D is therefore suitable as a complementation system for isolating adenosine transporters from various organisms.
  • the strain DM734-284D was transformed with the constructs pDR195PUP1 and pDR195 as a control (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-368) according to the standard protocol for yeast transformation (Dohmen et al., 1991, Yeast 7, 691-692).
  • the transformation approaches were then plated on minimal medium to check the transformation, which contained 150 ⁇ M adenine and the amino acids arginine, leucine, tryptophan (each 60 mg / l) and lysine (70 mg / l) required for growth. Uracil served as the transformation marker.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a nucleic acid that codes for a vegetable or animal nucleobase transporter. The invention also relates to the uses of said nucleic acid. The invention further relates to a fragment of nucleic acid, a construct containing said nucleic acid and/or a fragment thereof and a host cell with said nucleic acid, fragment and/or construct. The invention also relates to a method for producing a transgenic plant using the aforementioned nucleic acid and a method for influencing the nucleobase transport properties of a plant, part of a plant, a plant cell and/or seeds.

Description

Nukleinsäuren, die Nukleobasentransporter kodieren Nucleic acids encoding nucleobase transporters
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nukleinsaure, die für einen pflanzlichen oder tierischen Nukleobasentransporter kodiert, und ihre Verwendung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fragment der Nukleinsaure, ein Konstrukt, das die Nukleinsaure und/oder ein Fragment davon enthält, und eine Wirtszelle. Von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden ferner ein Verfahren zum Herstellen einer transgenen Pflanze sowie ein Verfahren zum Beeinflussen der Nukleobasentransporteigenschaften einer Pflanze, eines Pflanzenteils, einer Pflanzenzelle und/oder von Samen.The present invention relates to a nucleic acid which codes for a plant or animal nucleobase transporter and to its use. The present invention further relates to a fragment of the nucleic acid, a construct which contains the nucleic acid and / or a fragment thereof, and a host cell. The present invention also includes a method for producing a transgenic plant and a method for influencing the nucleobase transport properties of a plant, a plant part, a plant cell and / or seeds.
Transporter spielen in der Funktion eines Organismus eine besondere Rolle. Zum einen entscheiden sie über die Aufnahme oder Abgabe eines Stoffes in eine oder aus einer Zelle bzw. einem Organismus, andererseits steuern sie den Transport und die Verteilung der Stoffe zwischen den Zellen. Transporter stehen in der Regel am Anfang oder Ende eines Stoffwechselwegs und nehmen daher grundsätzlich übergeordnete Kontrollfunktionen wahr.Transporters play a special role in the function of an organism. On the one hand, they decide on the absorption or release of a substance into or from a cell or organism, on the other hand they control the transport and distribution of the substances between the cells. As a rule, transporters are at the beginning or end of a metabolic pathway and therefore generally perform superordinate control functions.
Zu den Transportmetaboliten, die als Bausteine für Nukleinsäuren dienen, zählen Purin- basen, Pyrimidinbasen und die daraus abgeleiteten Nukleoside und Nukleotide. Die Aufnahme dieser Substanzen hat zum Beispiel während der Pollenkeimung und der frühen Entwicklung des Embryos in keimenden Samen eine wichtige physiologische Bedeutung bei der Bereitstellung von Vorstufen für die Nukleinsäuresynthese. Cytokinine sind als Phytohormone strukturell eng mit den Purinbasen und den Purinnukleosiden verwandt. Diese Phytohormone regulieren viele Prozesse während der Pflanzenentwicklung. Über den Ursprung dieser Hormone ist zwar wenig bekannt, ihr effektiver Transport in der Pflanze ist jedoch für deren Entwicklung und Funktion von entscheidender Bedeutung.The transport metabolites that serve as building blocks for nucleic acids include purine bases, pyrimidine bases and the nucleosides and nucleotides derived from them. The uptake of these substances has, for example, an important physiological importance in the provision of precursors for nucleic acid synthesis during pollen germination and the early development of the embryo in germinating seeds. As phytohormones, cytokinins are structurally closely related to the purine bases and the purine nucleosides. These phytohormones regulate many processes during plant development. Little is known about the origin of these hormones, but their effective transport in the plant is of crucial importance for their development and function.
In Bakterien wurden Nukleobasen-Transpσrtsysteme für Adenin, Cytosin und Uracil charakterisiert und die entsprechenden Gene konnten kloniert werden. In der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae wurden bisher drei unterschiedliche, aktive Transportsysteme für Nukleoside und Nukleobasen sowohl genetisch als auch physiologisch gut charakterisiert. Nukleosidtransportersysteme sind in einer Vielzahl von Säugetierzellen beschrie- ben und charakterisiert worden Neben diesen Nukleosidtransportersystemen wurden auch spezifische Transportsysteme für Nukleobasen in Saugetierzellen beschriebenNucleobase transpσrt systems for adenine, cytosine and uracil were characterized in bacteria and the corresponding genes could be cloned. In the baker's yeast Saccharomyces cerevisiae, three different, active transport systems for nucleosides and nucleobases have so far been characterized both genetically and physiologically. Nucleoside transporter systems have been described in a variety of mammalian cells In addition to these nucleoside transporter systems, specific transport systems for nucleobases in mammalian cells have also been described
In höheren Pflanzen sind Transportprozesse zur Verteilung von Assimilaten, Metaboliten und Phytohormonen von entscheidender physiologischer Bedeutung Über den Transport von Nukleobasen und deren Derivate in Pflanzen ist jedoch nur sehr wenig bekannt und es wurden bisher im Gegensatz zu Bakterien, Pilzen und Saugetieren nur wenige Transportsysteme für diese Substanzen beschrieben Eine Aufklärung der Nukleoba- sen-Transportvorgange bei Pflanzen, die zu ähnlich detaillierten Informationen wie bei anderen Organismen fuhren wurde, liegt nicht vor und ist wegen der Schwierigkeit der molekularbiologischen Analyse von Mutationen in Pflanzen kaum durchfuhrbar Es besteht jedoch ein großes Interesse an der Identifizierung und Charakterisierung von Pflanzengenen, die für Nukleobasentransporter bzw für Transporter für chemisch verwandte Stoffe kodieren Ferner besteht aufgrund der zentralen Funktion der Transporter ein großes Interesse an Pflanzen, die in der Lage sind, größere Mengen Nukleobasen und ihre Derivate zu transportieren, sowie an der Bereitstellung von Möglichkeiten zur Veränderung der Verteilung von Nukleobasen in transgenen Pflanzen und MutantenIn higher plants, transport processes for the distribution of assimilates, metabolites and phytohormones are of crucial physiological importance.However, very little is known about the transport of nucleobases and their derivatives in plants and, in contrast to bacteria, fungi and mammals, only a few transport systems have so far been known for them Substances described A clarification of the nucleobase transport processes in plants, which would lead to similarly detailed information as in other organisms, is not available and is hardly feasible due to the difficulty of the molecular biological analysis of mutations in plants. However, there is great interest in the Identification and characterization of plant genes which code for nucleobase transporters or for transporters for chemically related substances. Furthermore, due to the central function of the transporters, there is great interest in plants which are able to produce larger amounts of nu to transport kleobases and their derivatives, and to provide opportunities for changing the distribution of nucleobases in transgenic plants and mutants
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für pflanzliche oder tierische Nukleobasentransporter kodierende Nukleinsäuren bereitzustellenThe object of the present invention is to provide nucleic acids coding for plant or animal nucleobase transporters
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Nukleinsaure gelost, ausgewählt ausAccording to the invention, this object is achieved by a nucleic acid selected from
a) Nukleinsaure, die erhaltlich ist durch Komplementieren Nukleobasentransporter-defizi- enter Wirtszellen mit einer pflanzlichen oder tierischen Genbank und Selektieren auf Nukleobasentransporter-positive Wirtszellen,a) nucleic acid which can be obtained by complementing host cells deficient in nucleobase transporter with a plant or animal gene bank and selecting host cells positive for nucleobase transporters,
b) Nukleinsaure mit einer Sequenz, die für ein Protein mit einer Sequenz nach SEQ ID NO 8 oder SEQ ID NO 9 kodiert,b) nucleic acid with a sequence which codes for a protein with a sequence according to SEQ ID NO 8 or SEQ ID NO 9,
c) Nukleinsaure, die mit einer Nukleinsaure nach b) hybridisiert, d) Nukleinsaure, die unter Berücksichtigung der Degeneration des genetischen Codes mit einer Nukleinsaure nach b) oder mit der zu b) komplementären Sequenz hybridisieren würde;c) nucleic acid which hybridizes with a nucleic acid according to b), d) nucleic acid which, taking into account the degeneration of the genetic code, would hybridize with a nucleic acid according to b) or with the sequence complementary to b);
e) durch Substitution, Addition, Inversion und/oder Deletion einer oder mehrerer Basen erhaltener Derivate einer Nukleinsaure nach a) bis d);e) derivatives of a nucleic acid obtained by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or more bases according to a) to d);
f) Komplementäre Nukleinsaure zu einer Nukleinsaure nach einer der Gruppen a) bis e);f) complementary nucleic acid to a nucleic acid according to one of groups a) to e);
ausgenommen sind Nukleinsäuren mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5.except for nucleic acids with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5.
Der Begriff "Nukieobase", wie hier verwendet, umfaßt nicht nur Nukleobasen und ihre Derivate, sondern auch mit den Nukleobasen chemisch verwandte Stoffe, beispielsweise Adenin, Guanin und seine Derivate, wie Xanthin, Hypoxanthin, Allantoin, Allantoat, Urat, Xanthosin oder Inosin, Cytosin und seine Vorstufen und Derivate wie Barbiturate oder Folsäure, Cytokinine, wie z.B. Zeatin, Isopentenyladenin oder Kinetin, und bestimmte Alkaloide, wie z.B. Koffein, Theobromin oder Nikotin. Diese pflanzlichen Alkaloide zeigen eine große strukturelle Ähnlichkeit mit der Nukieobase Purin, da sie ebenfalls basische, N-haltige Heterocyclen aufweisen. Cytokinine enthalten Adenin als hydrophiles Grundgerüst, an dessen Aminogruppe in der Position 6 eine unpolare Seitenkette von relativ geringer Spezifizität sitzt. Bei dem Kinetin handelt es sich um ein künstliches Cytokinin, welches vermutlich gar nicht natürlich in der Pflanze vorkommt. Weiterhin können die Nukleobasen modifiziert sein und an Zucker oder andere Bausteine gekoppelt sein, z.B. Adenosin als Ribosid von Adenin, Cytidin als Ribosid von Cytosin, oder Cytokininribosi- de.The term "nucleic acid base" as used here includes not only nucleobases and their derivatives, but also substances chemically related to the nucleobases, for example adenine, guanine and its derivatives, such as xanthine, hypoxanthine, allantoin, allantoate, urate, xanthosine or inosine, Cytosine and its precursors and derivatives such as barbiturates or folic acid, cytokinins such as Zeatin, isopentenyladenine or kinetin, and certain alkaloids such as e.g. Caffeine, theobromine or nicotine. These vegetable alkaloids show a great structural similarity to the nucleic acid purine because they also have basic, N-containing heterocycles. Cytokinins contain adenine as a hydrophilic backbone, on the amino group of which there is a non-polar side chain of relatively low specificity in position 6. The kinetin is an artificial cytokinin, which probably does not occur naturally in the plant. Furthermore, the nucleobases can be modified and coupled to sugar or other building blocks, e.g. Adenosine as a riboside of adenine, cytidine as a riboside of cytosine, or cytokinin riboside.
Der Ausdruck "Nukleobasentransporter" im Sinne der Erfindung bezeichnet ein Protein, das an dem Transport von mindestens einem der vorgenannten Metabolite durch eine Biomembran beteiligt ist. Dieser Transport kann aktiv oder passiv erfolgen. Zum Nachweis der Nukleotransporter-Aktivität kann beispielsweise die von Ninnemann et al. (1994, EMBO J. 15, 3464-3471 ) beschriebene Methode angewandt werden.The term “nucleobase transporter” in the sense of the invention denotes a protein which is involved in the transport of at least one of the aforementioned metabolites through a biomembrane. This transport can take place actively or passively. To detect the nucleotransporter activity, for example, that of Ninnemann et al. (1994, EMBO J. 15, 3464-3471) can be used.
"Komple entation", wie hier verwendet, bezeichnet eine sich im Phänotyp widerspiegelnde Kompensation eines genetischen Funktionsdefektes unter Beibehaltung der dem Defekt zugrundeliegenden Mutationen. Komplementation im Sinne der Erfindung liegt beispielsweise vor, wenn ein genetischer Defekt in einem Gen (z.B. das FCY2-Gen in Saccharomyces cerevisiae) durch die Anwesenheit eines gleichartigen, intakten Gens (z.B. das PUP1 -Gen aus Arabidopsis thaliana) aufgehoben wird, das die Funktion des defekten Gens übernimmt."Comple entation", as used here, denotes a compensation of a genetic functional defect that is reflected in the phenotype while maintaining the same Defective underlying mutations. Complementation within the meaning of the invention is present, for example, when a genetic defect in a gene (for example the FCY2 gene in Saccharomyces cerevisiae) is eliminated by the presence of a similar, intact gene (for example the PUP1 gene from Arabidopsis thaliana) which has the function of the defective gene takes over.
Unter "Nukleobasentransporter-defizienten Wirtszellen" im Sinne der Erfindung versteht man Zellen, die aufgrund eines genetischen Defektes negativ veränderte Nukleobasen- transporteigenschafteπ aufweisen, die zu einem negativ selektierbaren Phänotyp führen. Zur Ausführung der Erfindung bevorzugteNukleobasentransporter-defiziente Wirtszellen sind eukaryontische Zellen, z.B. pflanzliche oder tierische Zellen. Nukleobasentranspor- ter-defiziente Hefezellen sind besonders bevorzugt."Nucleobase transporter-deficient host cells" in the sense of the invention means cells which, because of a genetic defect, have negatively changed nucleobase transport properties which lead to a negatively selectable phenotype. Preferred nucleobase transporter deficient host cells for carrying out the invention are eukaryotic cells, e.g. plant or animal cells. Nucleobase transporter-deficient yeast cells are particularly preferred.
Nukleobasentransporter-positive Wirtszellen enthalten eine Nukleinsaure, die zumindest zur partiellen Aufhebung des genetischen Defekts führt, und zeigen daher einen positiv selektierbaren Phänotyp.Nucleobase transporter-positive host cells contain a nucleic acid that at least partially eliminates the genetic defect and therefore show a positively selectable phenotype.
Die Identifikation eines Nukleobasentransporters kann beispielsweise durch Komplementation von spezifischen Mutationen in der Hefe Saccharomyces cerevisiae erfolgen. Zur Isolierung eines Gens, das ein Transportermolekül kodiert, aus einer pflanzlichen oder tierischen Genbank müssen zunächst geeignete Hefe-Mutanten verfügbar sein, die aufgrund eines Defektes in diesem Transportermolekül nicht in der Lage sind, eine bestimmte Substanz aufzunehmen. Eine Mutante, die nicht in der Lage ist, in Medien mit Nukleobasen als einziger Stickstoffquelle zu wachsen, ist beispielsweise die von Gren- son (Grenson, 1969, Eur. J. Biochem. 11 , 249-260; Polak & Grenson, 1973, Eur. J. Biochem. 32, 276-282) beschriebene Mutante fcy2 (Stamm MG887). Um eine Komplementation mit pflanzlichen oder tierischen Genen durchführen zu können, wurde zusätzlich das URA3-Gen zerstört und somit eine Uracil-Auxotrophie erzeugt (MG887ura3-)-A nucleobase transporter can be identified, for example, by complementing specific mutations in the yeast Saccharomyces cerevisiae. To isolate a gene encoding a transporter molecule from a plant or animal gene bank, suitable yeast mutants must first be available, which are not able to take up a specific substance due to a defect in this transporter molecule. A mutant that is not able to grow in media with nucleobases as the sole nitrogen source is, for example, that of Grenons (Grenson, 1969, Eur. J. Biochem. 11, 249-260; Polak & Grenson, 1973, Eur. J. Biochem. 32, 276-282) described mutant fcy2 (strain MG887). In order to be able to carry out a complementation with plant or animal genes, the URA3 gene was additionally destroyed and thus a uracil auxotrophy was generated (MG887ura3 -) -
Zum Erhalten einer erfindungsgemäßen Nukleinsaure kann eine geeignete Hefemutante, wie beispielsweise die fcy2/ura3-M utante, mit für die Verwendung in Hefe geeigneten Expressions-Plasmideπ, die als Insertion cDNA-Fragmente aus einer pflanzlichen oder tierischen cDNA-Bibliothek tragen, transformiert werden. Durch Selektion von Transfor- manten, die infolge der Expression pflanzlicher oder tierischer cDNA-Sequenzen in der Lage sind, auf Nukleobasen als einziger Stickstoffquelle zu wachsen, werden pflanzliche bzw. tieriscTϊen Nukleobasentransporter identifiziert.To obtain a nucleic acid according to the invention, a suitable yeast mutant, such as, for example, the fcy2 / ura3 mutant, can be used with expression plasmids suitable for use in yeast, which insert cDNA fragments from a plant or animal cDNA library, be transformed. Plant or animal nucleobase transporters are identified by selecting transformants which are able to grow on nucleobases as the only nitrogen source as a result of the expression of plant or animal cDNA sequences.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß bei Expression einer cDNA-Bibliothek, beispielsweise aus Keimlingsgewebe von Arabidopsis thaliana, mittels für die Verwendung in Hefe geeigneter Expressions-Plasmide, die den Promotor der Phosphoglyceratkinase aus Hefe enthalten, die Komplementation der Mutation fcy2 möglich ist, wenn die Expressions-Plasmide bestimmte pflanzliche cDNA-Fragmente enthalten. Diese cDNA- Fragmente kodieren pflanzliche Nukleobasentransporter und werden von der vorliegenden Erfindung umfaßt.It has now surprisingly been found that when a cDNA library is expressed, for example from Arabidopsis thaliana seedling tissue, by means of expression plasmids which contain the yeast phosphoglycerate kinase promoter and are suitable for use in yeast, the mutation fcy2 can be complemented if possible the expression plasmids contain certain plant cDNA fragments. These cDNA fragments encode plant nucleobase transporters and are encompassed by the present invention.
Das Merkmal "Nukleinsaure, die mit einer Nukleinsaure nach b) hybridisiert", wie hier verwendet, weist auf eine Nukleinsaure hin, die unter mäßig stringenten Bedingungen mit der Nukleinsaure nach b) hybridisiert. Beispielsweise kann die Hybridisierung mit der radioaktiven Genprobe in einer Hybridisierungslösung (25% Formamid; 5 x SSPE; 0,1% SDS; 5 x Denhardt-Lösung; 50 μg/ml Heringsperma-DNA; zur Zusammensetzung der Einzelkomponenten vgl. Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning: A laboratory manual, 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) 20 Stunden lang bei 37°C erfolgen. Die anschließende Entfernung unspezifisch gebundener Probe kann durch mehrfaches Waschen der Filter in 2 x SSC/ 0,1 % SDS bei 42°C erfolgen. Vorzugsweise werden die Filter mit 0,5 x SSC / 0,1% SDS, besonders bevorzugt mit 0,1 x SSC / 0,1% SDS bei 42°C, gewaschen.The feature “nucleic acid that hybridizes with a nucleic acid according to b)”, as used here, indicates a nucleic acid that hybridizes with the nucleic acid according to b) under moderately stringent conditions. For example, the hybridization with the radioactive gene sample in a hybridization solution (25% formamide; 5 x SSPE; 0.1% SDS; 5 x Denhardt's solution; 50 μg / ml herring sperm DNA; for the composition of the individual components see Sambrook et al. , 1989, Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) for 20 hours at 37 ° C. The subsequent removal of unspecifically bound samples can be done by washing the filters several times in 2 x SSC / 0.1% SDS at 42 ° C. The filters are preferably washed with 0.5 x SSC / 0.1% SDS, particularly preferably with 0.1 x SSC / 0.1% SDS at 42 ° C.
Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren können in Plasmide eingebracht und mittels Standardverfahren der Mikrobiologie einer Mutagenese oder einer Sequenzveränderung durch Rekombination unterzogen werden. Dadurch ist eine besonders einfache Veränderung der Spezifität des Nukleobasentransporters möglich. Nukleinsäuren, die für veränderte Nukleobasentransporter kodieren, können beispielsweise zur Transformation von landwirtschaftlich genutzten Pflanzen verwendet werden, mit dem Ziel, transgene Pflanzen herzustellen. Mit Hilfe von Standardverfahren (vgl. Sambrook et al., 1989, Molecular cloning: A laboratory manual, 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) können Basenaustausche vorgenommen oder natürliche oder synthetische Sequenzen hinzugefügt werden. Für die Verbindung von Fragmenten untereinander können an die Fragmente Adaptoren oder "Linker" angefügt werden. Ferner können Mani- pulationen,~die passende Restriktioπsschnittstellen bereitstellen oder überflüssige Sequenzen oder Restriktionsschnittstellen entfernen, eingesetzt werden. Um Insertionen, Deletionen oder Substitutionen, wie z.B. Transitionen und Transversionen, vorzunehmen, bedient man sich bekannter Methoden, wie z.B. der in vrtra-Mutagenese, "primer repair" Restriktion oder Ligation. Zur Analyse der erfindungsgemäßen Nukleinsaure werden allgemeine Methoden, wie z.B. Sequenz- oder Restriktionsanalyse, sowie weitere biochemisch-molekularbiologische Methoden verwendet.The nucleic acids according to the invention can be introduced into plasmids and subjected to mutagenesis or a sequence change by recombination using standard microbiology methods. This allows a particularly simple change in the specificity of the nucleobase transporter. Nucleic acids that code for modified nucleobase transporters can be used, for example, for the transformation of agricultural plants with the aim of producing transgenic plants. Using standard procedures (see Sambrook et al., 1989, Molecular cloning: A laboratory manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) base exchanges can be made or natural or synthetic sequences can be added. To connect fragments to one another, adapters or "linkers" can be added to the fragments. Further mani may populations, ~ provide suitable Restriktioπsschnittstellen or redundant sequences, or restriction sites remove, can be used. In order to make insertions, deletions or substitutions, such as, for example, transitions and transversions, known methods are used, such as, for example, in vrtra mutagenesis, "primer repair" restriction or ligation. General methods, such as sequence or restriction analysis, as well as other biochemical-molecular biological methods are used to analyze the nucleic acid according to the invention.
Eine Nukleinsaure, die ein Polypeptid oder Protein mit Nukleobasentransporter-Aktivität kodiert, das über seine gesamte Sequenz mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 80% Homologie zu einem von der Nukleinsaure gemäß SEQ ID NO 1 oder der Nukleinsaure gemäß SEQ ID NO 10 kodierten Polypeptid aufweist, wird von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfaßt.A nucleic acid encoding a polypeptide or protein with nucleobase transporter activity which has at least 40%, preferably at least 60%, particularly preferably at least 80% homology to one of the nucleic acid according to SEQ ID NO 1 or the nucleic acid according to SEQ ID over its entire sequence Having NO 10 encoded polypeptide is also encompassed by the present invention.
Im Sinne der Erfindung bezieht sich der Ausdruck "mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 80% Homologie" auf Übereinstimmung auf der Ebene der Aminosäuresequenz, die gemäß bekannter Verfahren, z.B. der computergestützten Sequenzvergleiche (Basic local alignment search tool, S.F. Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (1990), 403-410) bestimmt werden kann.For the purposes of the invention, the expression "at least 40%, preferably at least 60%, particularly preferably at least 80% homology" refers to agreement at the level of the amino acid sequence, which according to known methods, e.g. of computer-aided sequence comparisons (Basic local alignment search tool, S.F. Altschul et al., J. Mol. Biol. 215 (1990), 403-410).
Der dem Fachmann bekannte Ausdruck „Homologie" bezeichnet den Grad der Verwandtschaft zwischen zwei oder mehrerer Polypeptid-Molekülen, der durch die Übereinstimmung zwischen den Sequenzen bestimmt wird, wobei unter Übereinstimmung sowohl identische Übereinstimmung als auch konservativer Aminosäure-Austausch zu verstehen ist. Der Prozentsatz der „Homologie" ergibt sich aus dem Prozentsatz übereinstimmender Bereiche in zwei oder mehr Sequenzen unter Berücksichtigung von Lücken oder anderen Sequenzbesonderheiten.The term "homology" known to those skilled in the art denotes the degree of relationship between two or more polypeptide molecules, which is determined by the agreement between the sequences, whereby agreement means both identical agreement and conservative amino acid exchange. The percentage of "Homology" is the percentage of areas that match in two or more sequences, taking gaps or other sequence peculiarities into account.
Der Begriff "konservativer Aminosäure-Austausch" bezieht sich auf einen Austausch eines Aminosäurerestes durch einen anderen Aminosäurerest, wobei der Austausch nicht zu einer Änderung der Polarität oder Ladung führt. Ein Beispiel für einen konservativen Aminosäure-Austausch ist der Austausch eines unpolaren Aminosäurerestes durch einen anderen unpolaren Aminosäurerest. Konservative Aminosäure-Austausche im Sinne dieser Erfindung sind: G = A = S, l = V = L = M, D = E, N = Q, K = R, Y = F, S = T, G = A =I = V = L = M = Y = F = W = P = S = T.The term "conservative amino acid exchange" refers to an exchange of one amino acid residue for another amino acid residue, the exchange does not change polarity or charge. An example of a conservative amino acid exchange is the replacement of a non-polar amino acid residue by another non-polar amino acid residue. Conservative amino acid exchanges in the sense of this invention are: G = A = S, I = V = L = M, D = E, N = Q, K = R, Y = F, S = T, G = A = I = V = L = M = Y = F = W = P = S = T.
Die Homologie miteinander verwandter Polypeptid-Moleküle kann mit Hilfe bekannter Verfahren bestimmt werden. In der Regel werden spezielle Computerprogramme mit den besonderen Anforderungen Rechnung tragenden Algorithmen eingesetzt. Bevorzugte Verfahren zur Bestimmung der Homologie erzeugen zunächst die größte Übereinstimmung zwischen den untersuchten Sequenzen. Computerprogramme zur Bestimmung der Homologie zwischen zwei Sequenzen umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf, das GCG-Programmpaket, einschließlich GAP (Devereux, J., et al., Nucleic Acids Research 12 (12): 387 (1984); Genetics Computer Group University of Wisconsin, Madi- son, (Wl)); BLASTP, BLASTN und FASTA (Altschul, S. et al., J. Molec Biol 215:403/410 (1990)). Das BLAST X Programm kann vom National Centre for Biotechnology Information (NCBI) und aus weiteren Quellen bezogen werden (BLAST Handbuch, Altschul S., et al., NCB NLM NIH Bethesda MD 20894; Altschul, S., et al., J. Mol. 215:403/410 (1990)). Auch der bekannte Smith Waterman-Algorithmus kann zur Bestimmung von Homologie verwendet werden.The homology of related polypeptide molecules can be determined using known methods. As a rule, special computer programs with algorithms that take account of the special requirements are used. Preferred methods for determining homology initially produce the greatest agreement between the sequences examined. Computer programs for determining homology between two sequences include, but are not limited to, the GCG program package, including GAP (Devereux, J., et al., Nucleic Acids Research 12 (12): 387 (1984); Genetics Computer Group University of Wisconsin, Madison, (Wl)); BLASTP, BLASTN and FASTA (Altschul, S. et al., J. Molec Biol 215: 403/410 (1990)). The BLAST X program can be obtained from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) and other sources (BLAST Handbook, Altschul S., et al., NCB NLM NIH Bethesda MD 20894; Altschul, S., et al., J. Mol. 215: 403/410 (1990)). The well-known Smith Waterman algorithm can also be used to determine homology.
Bevorzugte Parameter für den Sequenz-Vergleich umfassen die nachstehenden:Preferred parameters for sequence comparison include the following:
Algorithmus: Needleman und Wunsch, J. Mol. Biol 48:443-453 (1970)Algorithm: Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol 48: 443-453 (1970)
Vergleichsmatrix: BLOSUM 62 von Henikoff und Henikoff, Proc. Natl. Acad.Comparison matrix: BLOSUM 62 by Henikoff and Henikoff, Proc. Natl. Acad.
Sei. USA 89:10915-10919 (1992)Be. USA 89: 10915-10919 (1992)
Lücken-Wert (Gap Penalty): 12Gap Penalty: 12
Lückenlängen-WertGap length value
(Gap Length Penalty): 4(Gap Length Penalty): 4
Schwellenwert der Ähnlichkeit: 0Similarity Threshold: 0
Das GAP-Programm ist auch zur Verwendung mit den vorstehenden Parametern geeignet. Die vorstehenden Parameter sind die Standardparameter (default parameters) für Aminosäuresequenz-Vergleiche. Weitere beispielhafte Algorithmen, Lucken-Offnungs-Werte (gap opening penalties), Luckenausdehnungs-Werte (gap extension penalties), Vergleichsmatrizen einschließlich der im Programm-Handbuch, Wisconsin-Paket, Version 9, September 1997, genannten können verwendet werden Die Auswahl wird von dem durchzuführenden Vergleich abhangen und weiterhin davon, ob der Vergleich zwischen Sequenzpaaren, wobei GAP oder Best Fit bevorzugt sind, oder zwischen einer Sequenz und einer umfangreichen Sequenz-Datenbank, wobei FASTA oder BLAST bevorzugt sind, durchgeführt wirdThe GAP program is also suitable for use with the above parameters. The above parameters are the default parameters for amino acid sequence comparisons. Further exemplary algorithms, gap opening penalties, gap extension penalties, comparison matrices including those mentioned in the program manual, Wisconsin package, version 9, September 1997, can be used. The selection is made by depend on the comparison to be carried out and also on whether the comparison is carried out between pairs of sequences, GAP or Best Fit being preferred, or between a sequence and an extensive sequence database, with FASTA or BLAST being preferred
Von der Erfindung wird ebenfalls eine Nukleinsaure umfaßt, die ein Polypeptid oder Protein mit Nukleobasentransporter-Aktivitat kodiert, das über einen Teilbereich von mindestens 20 Aminosäuren mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 90% Homologie zu einem der von der Nukleinsaure gemäß SEQ ID NO 1 und der Nukleinsaure gemäß SEQ ID NO 10 kodierten Polypeptide aufweist Vorzugsweise kodiert die erfindungsgemaße Nukleinsauresequenz ein Polypeptid oder Protein mit Nukleobasentraπsporter-Aktivitat, das eine Aminosauresequenz umfaßt, die mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% Homologie zu einer der folgenden Aminosauresequenzen aufweistThe invention also encompasses a nucleic acid which encodes a polypeptide or protein with nucleobase transporter activity which, over a partial range of at least 20 amino acids, has at least 60%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 90% homology to one of those of the nucleic acid SEQ ID NO 1 and the nucleic acid encoded according to SEQ ID NO 10 comprises preferably the nucleic acid sequence according to the invention encoding a polypeptide or protein with nucleobase transporter activity which comprises an amino acid sequence which has at least 70%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% homology to one of the following amino acid sequences
(a) LYAXGLXYLPVSTXSLIXXXQLAFXAXFS (SEQ ID NO 11)(a) LYAXGLXYLPVSTXSLIXXXQLAFXAXFS (SEQ ID NO 11)
wobei X an den Positionen 4 und 7 für eine hydrophobe Aminosäure (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S oderT), an den Positionen 14 und 18-20 für eine beliebige Aminosäure, an der Position 25 für T oder N und an der Position 27 für I oder F steht,where X at positions 4 and 7 for a hydrophobic amino acid (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S or T), at positions 14 and 18-20 for any amino acid, at position 25 is T or N and at position 27 is I or F,
(b) LGXVGLIFXXSSLFSXVXXXXXLPV (SEQ ID NO 12)(b) LGXVGLIFXXSSLFSXVXXXXXLPV (SEQ ID NO 12)
wobei X an den Positionen 3 und 18-22 für eine hydrophobe Aminosäure (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S oder T), an der Position 10 für eine beliebige Aminosäure, an der Position 9 für L oder E und an der Position 16 für G oder N steht,where X at positions 3 and 18-22 for a hydrophobic amino acid (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S or T), at position 10 for any amino acid position 9 is L or E and position 16 is G or N,
(c) LLLXIWGFXSYXYX (SEQ ID NO 13) wobei X an den Positionen 9 und 12 für eine hydrophobe Aminosäure (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S oder T), an der Position 4 für S oder A und an der Position 14 für Q oder S steht.(c) LLLXIWGFXSYXYX (SEQ ID NO 13) where X at positions 9 and 12 for a hydrophobic amino acid (G, A, I, V, L, M, Y, F, W, P, S or T), at position 4 for S or A and at the position 14 represents Q or S.
Vorzugsweise umfaßt die Nukleinsaure die kodierende Sequenz einer der Sequenzen nach den SEQ ID NO 1 , 2, 6, 7 oder 10, oder ein von diesen durch Substitution, Addition, Inversion und/oder Deletion einer oder mehrerer Basen abgeleitetes Derivat. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Nukleinsaure eine DNA.The nucleic acid preferably comprises the coding sequence of one of the sequences according to SEQ ID NO 1, 2, 6, 7 or 10, or a derivative derived therefrom by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or more bases. In a particularly preferred embodiment of the invention, the nucleic acid is a DNA.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Fragment der erfindungsgemäßen Nukleinsaure, das in Aπtisinnorientierung zu einem Promotor die Expression eines Nukleo- basentransporters in einer Wirtszelle hemmen kann. Dieses Fragment kann mindestens 10 Nukleotide, vorzugsweise mindestens 50 Nukleotide, ganz besonders bevorzugt mindestens 200 Nukleotide umfassen. Dieses Fragment kann in eine Wirtszelle eingebracht und dort in eine nicht-translatierbare RNA (Antisinπ-RNA) transkribiert werden, die durch Bindung an ein endogenes Nukleobasentransporter-Gen oder an die daraus transkribierte mRNA deren Expression hemmen kann.The invention also relates to a fragment of the nucleic acid according to the invention which, in the antisense orientation to a promoter, can inhibit the expression of a nucleobase transporter in a host cell. This fragment can comprise at least 10 nucleotides, preferably at least 50 nucleotides, very particularly preferably at least 200 nucleotides. This fragment can be introduced into a host cell and transcribed there into a non-translatable RNA (Antisinπ-RNA), which can inhibit its expression by binding to an endogenous nucleobase transporter gene or to the mRNA transcribed therefrom.
Ferner betrifft die Erfindung ein Konstrukt, das eine erfindungsgemäße Nukleinsaure und/oder ein erfindungsgemäßes Fragment derselben unter der Kontrolle von die Expression regulierenden Elementen enthält. Beispiele für solche regulierenden Elemente sind konstitutive oder induzierbare Promotoren, wie z.B. für Bakterien der E. coli- Promotor araBAD (Carra & Schlief, 1993, EMBO J. 12, 35-44), für Pilze der Hefepromotor PMA1 (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-268) und für Pflanzen der virale CaMV35S Promotor (Pietrzak et al., 1986, Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868). Ferner kann die Nukleinsaure oder das Fragment mit einem Transkriptionsterminationssignal versehen werden. Derartige Elemente sind bereits beschrieben worden (siehe z.B. Gielen et al., 1984, EMBO J. 8, 23-29). Der transkriptionelle Startbereich kann sowohl nativ (homolog) als auch fremdartig (heterolog) zum Wirtsorganismus sein. Die Sequenz der Transkriptionsstart- und -termiπationsregioneπ kann synthetisch hergestellt oder natürlich gewonnen sein oder eine Mischung aus synthetischen und natürlichen Bestandteilen enthalten. Vorzugsweise befindet sich die Nukleinsaure bzw. das Fragment in dem Konstrukt in Antisinnorientierung zum dem regulatorischen Element. Das Konstrukt kann beispielsweise in das pflanzliche Genom eingeführt werden und nach seiner Transkription zur Unterdrückung der Bildung der pflanzeneigenen Nukleobasentransporter- Moleküle führen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Konstrukt in einem Plasmid vor.The invention further relates to a construct which contains a nucleic acid according to the invention and / or a fragment thereof according to the invention under the control of the elements regulating the expression. Examples of such regulating elements are constitutive or inducible promoters, for example the bacteria E. coli promoter araBAD (Carra & Schlief, 1993, EMBO J. 12, 35-44), for fungi the yeast promoter PMA1 (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-268) and for plants the viral CaMV35S promoter (Pietrzak et al., 1986, Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868). Furthermore, the nucleic acid or the fragment can be provided with a transcription termination signal. Such elements have already been described (see, for example, Gielen et al., 1984, EMBO J. 8, 23-29). The transcriptional start area can be both native (homologous) and foreign (heterologous) to the host organism. The sequence of the transcription start and termination regions can be produced synthetically or obtained naturally or contain a mixture of synthetic and natural components. The nucleic acid or the fragment in the construct is preferably in an antisense orientation to the regulatory element. The construct can for example, are introduced into the plant genome and, after its transcription, lead to the suppression of the formation of the plant's own nucleobase transporter molecules. In a particularly preferred embodiment of the invention, the construct is present in a plasmid.
Das Plasmid kann ein Replikationssignal für E. coli oder Hefe und ein Marker-Gen enthalten, das die positive Selektion der mit dem Plasmid transformierten Wirtszellen erlaubt. Wird das Plasmid in eine pflanzliche Wirtszelle eingeführt, so können je nach Eiπführungsmethode weitere Sequenzen erforderlich sein, die dem Fachmann bekannt sind. Ist das erfinduπgsgemäße Plasmid beispielsweise ein Derivat des Ti- oder Ri-Plas- mids, so muß die einzuführende Nukleinsaure bzw. das einzuführende Fragment von T-DNA-Sequenzen flankiert werden, die die Integration der Nukleinsaure bzw. des Fragments ins Pflanzengenom ermöglichen. Die Verwendung von T-DNA für die Transformation von Pflanzenzellen ist intensiv untersucht und u.a. in EP 120 516, Hoekema, The Binary Plant Vector System, Offset-drukkerij Kanters B.V. Ablasserdam, (1985), Kapitel V, Fraley et al., Crit. Rev. Plant Sei. 4, 1-46 und An et al., 1985, EMBO J. 4, 277-287 beschrieben worden. Ist die eingeführte Nukleinsaure bzw. das Fragment einmal im Genom integriert, so sind sie dort in der Regel stabil und bleiben auch in den Nachkommen der ursprünglich transformierten Zelle erhalten. Die integrierte Sequenz kann ebenfalls einen Selektionsmarker enthalten, der den transformierten Pflanzenzelien Resistenz gegenüber einem Biozid oder einem Antibiotikum, wie z.B. Kanamycin, G418, Bleomycin, Hygromycin oder Phosphinotricin vermittelt. Der individuell verwendete Marker sollte daher die Selektion transformierter Zellen gegenüber Zellen gestatten, denen die eingefügte DNA fehlt.The plasmid can contain a replication signal for E. coli or yeast and a marker gene which allows positive selection of the host cells transformed with the plasmid. If the plasmid is introduced into a plant host cell, depending on the introduction method, further sequences may be required, which are known to the person skilled in the art. If the plasmid according to the invention is, for example, a derivative of the Ti or Ri plasmid, the nucleic acid or the fragment to be introduced must be flanked by T-DNA sequences which enable the integration of the nucleic acid or the fragment into the plant genome. The use of T-DNA for the transformation of plant cells has been intensively investigated and i.a. in EP 120 516, Hoekema, The Binary Plant Vector System, Offset-drukkerij Kanters B.V. Ablasserdam, (1985) Chapter V, Fraley et al., Crit. Rev. Plan Be. 4, 1-46 and An et al., 1985, EMBO J. 4, 277-287. Once the nucleic acid or fragment introduced has been integrated into the genome, it is generally stable there and is also retained in the offspring of the originally transformed cell. The integrated sequence can also contain a selection marker which gives the transformed plant cells resistance to a biocide or an antibiotic, e.g. Kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin or phosphinotricin mediated. The individually used marker should therefore allow the selection of transformed cells against cells that lack the inserted DNA.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Wirtszelle, die eine erfindungsgemäße Nukleinsaure und/oder eine Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder ein Fragment der vorgenannten Nukleinsäuren und/oder ein erfindungsgemäßes Konstrukt enthält. Die Wirtszelle gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus Bakterien, Hefe-, Säuger- und Pflanzenzellen ausgewählt werden.The invention further relates to a host cell which contains a nucleic acid according to the invention and / or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of the aforementioned nucleic acids and / or a construct according to the invention. The host cell according to the present invention can be selected from bacteria, yeast, mammalian and plant cells.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine transgene Pflanze sowie Pflanzenteile und/oder Samen dieser Pflanze, die eine erfindungsgemäße Nukleinsaure oder eine Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder ein Fragment der vorgenannten Nukleinsäuren und/oder ein erfindungsgemäßes Konstrukt enthalten. Vorzugsweise ist die Nukleinsaure, das Fragment und/oder das Konstrukt an einer Stellendes Genoms integriert, die nicht seiner natürlichen Position entspricht.Furthermore, the present invention relates to a transgenic plant and to plant parts and / or seeds of this plant which contain a nucleic acid according to the invention or a Contain nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of the aforementioned nucleic acids and / or a construct according to the invention. Preferably, the nucleic acid, fragment and / or construct is integrated at a genome site that does not correspond to its natural position.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Protein, das durch Expression einer erfindungsgemäßen Nukleinsaure oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 in einer Wirtszelle erhältlich ist. Die jeweiligen Initiationscodons (ATG) der Sequenzen Nrn. 1 bis 7 wurden im Sequenzprotokoll durch Unterstreichung gekennzeichnet. Vorzugsweise besitzt das Protein die gleichen Nukleobasentransporteigen- schaften wie das von der SEQ ID NO 1 oder der SEQ ID NO 9 kodierte Protein. Zum Nachweis der Aktivität eines solchen Proteins können beispielsweise Aufnahmeexperimente durchgeführt werden, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben. Antikörper, die mit einem erfindungsgemäßen Protein reagieren, werden von der Erfindung ebenfalls umfaßt.The present invention also relates to a protein which can be obtained in a host cell by expression of a nucleic acid according to the invention or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5. The respective initiation codons (ATG) of the sequence numbers 1 to 7 were identified in the sequence listing by underlining. The protein preferably has the same nucleobase transport properties as the protein encoded by SEQ ID NO 1 or SEQ ID NO 9. To detect the activity of such a protein, for example, absorption experiments can be carried out, as described in the exemplary embodiment. Antibodies that react with a protein according to the invention are also included in the invention.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer transgenen Pflanze. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das folgende Schritte umfaßt:Another object of the invention is to provide a method for producing a transgenic plant. This problem is solved by a method which comprises the following steps:
- Einbringen einer erfindungsgemäßen Nukleinsaure oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder eines erfindungsgemäßen Fragments der vorgenannten Nukleinsäuren in eine Pflanzenzelle; undIntroducing a nucleic acid according to the invention or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment according to the invention of the aforementioned nucleic acids into a plant cell; and
- Regenerieren einer Pflanze aus der transformierten Pflanzenzelle.- Regeneration of a plant from the transformed plant cell.
Transgene Pflanzen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, können z.B. von Tabak-, Kartoffel-, Tomaten-, Zuckerrüben-, Sojabohnen-, Kaffee-, Erbsen-, Bohnen-, Baumwoll-, Reis- oder Maispflanzen abgeleitet sein.Transgenic plants which are produced according to the method according to the invention can e.g. derived from tobacco, potato, tomato, sugar beet, soybean, coffee, pea, bean, cotton, rice or corn plants.
Für das Einbringen der Nukleinsaure bzw. des Fragments in eine Pflanzenzelle stehen neben der Transformation mit Hilfe von Agrobakterien noch zahlreiche weitere Techniken zur Verfügung. Diese Techniken umfassen die Fusion von Protoplasten, die Mikro- injektion von DNA, die Elektroporation sowie ballistische Methoden und Virusinfektion. Aus den transformierten Pflanzenzellen können dann in einem geeigneten Medium, welches Antibiotika oder Biozide zur Selektion enthalten kann, wieder ganze Pflanzen regeneriert werden. Die so erhaltenen Pflanzen können dann auf Anwesenheit der eingeführten DNA getestet werden.In addition to the transformation with the aid of agrobacteria, numerous other techniques are available for introducing the nucleic acid or the fragment into a plant cell. These techniques include protoplast fusion, micro-injection of DNA, electroporation, and ballistic methods and virus infection. Whole plants can then be regenerated from the transformed plant cells in a suitable medium, which can contain antibiotics or biocides for selection. The plants thus obtained can then be tested for the presence of the introduced DNA.
Anders als bei der Transformation mit Hilfe von Agrobakterien, werden bei der Injektion und Elektroporation an sich keine speziellen Anforderungen an den Vektor gestellt. Es können einfache Plasmide wie z.B. pUC-Derivate verwendet werden. Sollen aber aus derartig transformierten Zellen ganze Pflanzen regeneriert werden, ist die Anwesenheit eines selektierbaren Markergens vorteilhaft. Die transformierten Zellen wachsen innerhalb der Pflanzen in der üblichen Weise (siehe auch McCormick et al., 1986, Plant Cell Reports 5, 81-84). Diese Pflanzen können wie üblich angezogen werden und mit Pflanzen, die die gleiche transformierte Erbanlage oder andere Erbanlagen besitzen, gekreuzt werden. Die daraus entstehenden hybriden Individuen haben die entsprechenden phä- notypischen Eigenschaften.In contrast to the transformation using agrobacteria, there are no special requirements for the vector in the case of injection and electroporation. Simple plasmids such as e.g. pUC derivatives can be used. However, if whole plants are to be regenerated from such transformed cells, the presence of a selectable marker gene is advantageous. The transformed cells grow within the plants in the usual way (see also McCormick et al., 1986, Plant Cell Reports 5, 81-84). These plants can be grown as usual and crossed with plants that have the same transformed genetic makeup or other genetic makeup. The resulting hybrid individuals have the corresponding phenotypic properties.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zum Beeinflussen der Nukleobasentransportereigenschaften einer Pflanze, eines Pflanzenteils, einer Pflaπzenzelle und/oder von Samen, das den folgenden Schritt umfaßt:The present invention also relates to a method for influencing the nucleobase transporter properties of a plant, a plant part, a plant cell and / or seeds, which comprises the following step:
- Einbringen einer erfindungsgemäßen Nukleinsaure oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder eines erfindungsgemäßen Fragments der vorgenannten Nukleinsäuren in eine Pflanzenzelle und/oder eine Pflanze.- Introducing a nucleic acid according to the invention or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment according to the invention of the aforementioned nucleic acids into a plant cell and / or a plant.
Zur Beeinflussung der Nukleobasentransportereigenschaften einer Pflanze eignen sich sowohl Veränderungen der Spezifität des Transportsystems, die den Transport neuer Verbindungen ermöglichen, als auch solche die eine Änderung des Transportmechanismus hervorrufen. Beispielsweise sind Veränderungen möglich, die die Affinität oder Substratspezifität des Transporters dahingehend verändern, daß es zu einem effizienteren Nukleobasentransport in die Blätter oder zu einer Veränderungen der apikalen Dominanz, des Blühverhaltens oder der Seneszenz kommt, oder daß eine verbesserte Verteilung von Pestiziden ermöglicht wird. Die erfindungsgemäßen Pflaπzenzellen können zur Regeneration und Herstellung ganzer Pflanzen verwendet werden. Die Nukleinsaure gemäß der Erfindung sowie Nukleinsäuren mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 können dazu verwendet werden, homologe Sequenzen aus Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Tieren und/oder Menschen zu isolieren. Um nach homologen Sequenzen suchen zu können, müssen zunächst Genbanken angelegt werden, die für den Gehalt an Genen eines Organismus oder für die Expression von Genen in diesem Organismus repräsentativ sind. Erstere sind genomische, letztere sind cDNA-Banken. Aus diesen können mit Hilfe einer Sonde aus den vorgenannten Nukleinsäuren verwandte Sequenzen isoliert werden. Hat man die dazugehörigen Gene identifiziert und isoliert, ist eine Bestimmung der Sequenz und eine Analyse der Eigenschaften der von dieser Sequenz kodierten Proteine möglich.Both changes in the specificity of the transport system which enable the transport of new compounds and those which cause a change in the transport mechanism are suitable for influencing the nucleobase transport properties of a plant. For example, changes are possible that change the affinity or substrate specificity of the transporter such that there is a more efficient nucleobase transport into the leaves or a change in apical dominance, flowering behavior or senescence, or that an improved distribution of pesticides is made possible. The plant cells according to the invention can be used for the regeneration and production of whole plants. The nucleic acid according to the invention and nucleic acids with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 can be used to isolate homologous sequences from bacteria, fungi, plants, animals and / or humans. In order to be able to search for homologous sequences, gene banks must first be created which are representative of the content of genes of an organism or of the expression of genes in this organism. The former are genomic, the latter are cDNA libraries. From these, sequences can be isolated from the aforementioned nucleic acids using a probe. Once the associated genes have been identified and isolated, the sequence can be determined and the properties of the proteins encoded by this sequence can be analyzed.
Eine weitere Verwendung der vorgenannten Nukleinsäuren betrifft die Expression eines Nukleobasentransporters in pro- und/oder eukaryontischen Zellen. Werden die vorgenannten Nukleinsäuren in eine prokaryontische Zelle eingeführt, so wird eine von Bakterien translatierbare RNA-Sequenz eines eukaryontischen Nukleobasentransporters gebildet, die trotz der erheblichen Unterschiede in den Membranstrukturen von Pro- und Eukaryonten in einen funktionalen eukaryontischen Nukleobasentransporter mit dessen Substratspezifizität translatiert wird. Dies ermöglicht die Verwendung von Bakterienstämmen für Studien der Eigenschaften des Transporters sowie seiner Substrate. Die vorgenannten Nukleinsäuren können ebenfalls unter der Kontrolle eines regulatorischen Elements in Antisinnorientierung zur Hemmung der Expression eines endogenen Nukleobasentransporters in pro- und/oder eukaryontischen Zellen verwendet werden. Die Herstellung transgener Nutzpflanzen stellt eine weitere Verwendungsmöglichkeit dieser Nukleinsäuren dar.Another use of the aforementioned nucleic acids relates to the expression of a nucleobase transporter in pro- and / or eukaryotic cells. If the aforementioned nucleic acids are introduced into a prokaryotic cell, an RNA sequence of a eukaryotic nucleobase transporter that can be translated by bacteria is formed, which despite the considerable differences in the membrane structures of pro and eukaryotes is translated into a functional eukaryotic nucleobase transporter with its substrate specificity. This enables the use of bacterial strains for studies of the properties of the transporter and its substrates. The aforementioned nucleic acids can also be used under the control of a regulatory element in an antisense orientation to inhibit the expression of an endogenous nucleobase transporter in pro- and / or eukaryotic cells. The production of transgenic crop plants is another possible use of these nucleic acids.
Weitere Verwendungen sind:Other uses are:
• Wenn die Transporter essentiell für die Funktion der Pflanze sind, können sie als Herbizidtarget dienen: Screeningverfahren in Hefe um nach Inhibitoren zu suchen, diese können im Hefesystem und durch chemische Modifikation optimiert werden und dann an Pflanzen getestet werden. • Da Substitutionen am Substratgrundgerüst erlaubt sind, kann man die Transporter nutzen, um Pestizide zu mobilisieren, z.B. durch Anhängen von Purin oder Pyrimidin- resten an Fungizid oder Insektizid.• If the transporters are essential for the function of the plant, they can serve as a herbicide target: screening methods in yeast to look for inhibitors, these can be optimized in the yeast system and by chemical modification and then tested on plants. • Since substitutions on the substrate framework are permitted, the transporters can be used to mobilize pesticides, for example by attaching purine or pyrimidine residues to a fungicide or insecticide.
Spezielle Verwendungen sind:Special uses are:
1. Substratklasse A: Transporter sind verantwortlich für den Transport von Sekundär- metaboliten bzw. Alkaioiden wie z.B. Koffein, Theobromin, Nikotin und ähnliche Substanzen.1.Substrate class A: transporters are responsible for the transport of secondary metabolites or alkaioids such as Caffeine, theobromine, nicotine and similar substances.
• Überexpression oder ektopische Expression unter Kontrolle verschiedener Promotoren z.B. CaMV-35S oder spezifische Promotoren um Sekundärmetabolite dieser Stoffklasse besser in bestimmte Organe, z.B. Blätter zur Ernte, Samen und Knollen oder Rüben zu transportieren.• Overexpression or ectopic expression under the control of various promoters e.g. CaMV-35S or specific promoters for secondary metabolites of this substance class better in certain organs, e.g. Transport leaves for harvest, seeds and tubers or beets.
• Cosuppression oder Antisense-Repression um den Gehalt an derartigen Sekundär- metaboliten, speziell toxischer Substanzen in bestimmten Organen, z.B. Nahrungsprodukten zu verringern; z.B. als neuartiges Decaffeinierungs-Verfahren.Cosuppression or antisense repression around the content of such secondary metabolites, especially toxic substances in certain organs, e.g. Reduce food products; e.g. as a new decaffeination process.
• Sekundärmetabolite sind wichtige Abwehrstoffe der Pflanze gegen Infektionen und Tierfraß. Eine verbesserte Versorgung von betroffenen Organen kann zu verbesserter Resistenz und Widerstandskraft führen.• Secondary metabolites are important plant defenses against infections and animal feed. Improved care for affected organs can lead to improved resistance and resistance.
• Sekundärmetabolite als pharmazeutische Produkte (Pflanze als Bioreaktor). Eine optimale Versorgung von Ernteorganen ist essentiell für die Extrahierbarkeit und kann durch optimierten Transport in transgenen Pflanzen errreicht werden.• Secondary metabolites as pharmaceutical products (plant as a bioreactor). An optimal supply of harvest organs is essential for extractability and can be achieved through optimized transport in transgenic plants.
2. Substratklasse B: Transporter sind verantwortlich für den Transport von Nukleobasen und Derivaten, z.B. einerseits Adenin, Xanthin, Allantoin, Allantoat, Hypoxanthin, Urat, Xanthosin, Inosin; andererseits Cytosin und seine Derivate wie Barbiturate und Folsäure, aber auch Nukleoside wie Adenosin etc. Umsteuerung von Transportprozessen in transgenen Pflanzen führen zu • veränderter Zellteilungsaktivität und verbesserter Entwicklung autonomer Zellen: Nukleobasen spielen bei der DNA- und RNA-Synthese und damit der Zellteilungsaktivität eine wichtige Rolle, beispielsweise wird Pollen mit Nukleobasen versorgt. Einsatz zur Erzeugung männlich steriler Pollen durch Transportinhibition;2. Substrate class B: transporters are responsible for the transport of nucleobases and derivatives, eg on the one hand adenine, xanthine, allantoin, allantoat, hypoxanthine, urate, xanthosine, inosine; on the other hand, cytosine and its derivatives such as barbiturates and folic acid, but also nucleosides such as adenosine etc., lead to reversal of transport processes in transgenic plants • changed cell division activity and improved development of autonomous cells: nucleobases play an important role in DNA and RNA synthesis and thus cell division activity, for example pollen is supplied with nucleobases. Use for the production of male sterile pollen by transport inhibition;
• bei dem Transport von Allantoiπsäure eine Rolle bei der Fixierung von atmosphärischem Stickstoff. Interzellulärer Transport ist wichtig für die Stickstoffassimilation der Pflanze.• in the transport of allantoic acid a role in the fixation of atmospheric nitrogen. Intercellular transport is important for the nitrogen assimilation of the plant.
• Adenin ist ein essentieller Baustein von ATP. Die externe Versorgung z.B. des Phloems mit ATP könnte durch Veränderung der Expression von PuP Transportern positiv oder negativ in transgenen Pflanzen beeinflußt werden.• Adenine is an essential building block of ATP. The external supply e.g. of the phloem with ATP could be influenced positively or negatively in transgenic plants by changing the expression of PuP transporters.
3. Substratklasse C: Transporter sind verantwortlich für den Transport von Pflanzenhormonen, z.B. Cytokininen und Cytokininderivaten, z.B. Ribosiden (siehe Adenin/Adenosin).3.Substrate class C: transporters are responsible for the transport of plant hormones, e.g. Cytokinins and cytokine derivatives, e.g. Ribosides (see adenine / adenosine).
Da Cytokinine eine zentrale Rolle in der Steuerung von Entwicklungs- und Stoffwechselprozessen spielen, kann eine Änderung der Aktivität durchSince cytokinins play a central role in the control of developmental and metabolic processes, a change in activity can be caused by
• Überexpression, ektopische Expression oder Repression (durch Cosuppression oder Antisense) in transgenen Pflanzen zu verbesserten Erträgen (Steuerung von sink- source-Relationen), verändertem Verzweigungsgrad (Rolle in der apikalen Dominanz), Verbesserung des Keimungsverhaltens von Samen, Beschleunigung oder Verlangsamung der Knospenbildung und Beschleunigung oder Verlangsamung der Seneszenz (Cytokinine verlangsamen die Seneszenz) führen. Außerdem wird die Zellteilungsaktivität und damit die Bildung von Seitenwurzeln, die Größe und Kapazität von Ertragsorganen, die Morphogenese in Gewebekultur, die Expansion von Blättern und die Regulation der Wassereffizienz aufgrund des Einflusses auf Stomaöffnung und Piastidenentwicklung beeinflußt.• Overexpression, ectopic expression or repression (through cosuppression or antisense) in transgenic plants for improved yields (control of sink-source relations), changed degree of branching (role in apical dominance), improvement of the germination behavior of seeds, acceleration or deceleration of bud formation and acceleration or deceleration of senescence (cytokinins slow senescence). In addition, cell division activity and thus the formation of side roots, the size and capacity of yielding organs, the morphogenesis in tissue culture, the expansion of leaves and the regulation of water efficiency are influenced due to the influence on stoma opening and plastid development.
4. Transport von verwandten Substanzen: Auch Auxine stehen strukturell dem Spektrum der von NukleobasenTransportern vermittelten Substraten nahe und könnten ebenfalls durch die Transporter vermittelt werden. Bei einer Veränderung des Transports von Auxinen kann das gesamte Spektrum der Auxinwirkungen beeinflusst werden.4. Transport of related substances: Auxins are structurally close to the spectrum of substrates mediated by nucleobase transporters and could can also be conveyed by the transporters. If the transport of auxins is changed, the entire spectrum of auxin effects can be influenced.
5. Modifikation der Transporteiqenschaften der Transporter durch Mutagenese: Erweiterung des Substratspektrums, z.B. in Richtung des Transports von Alkaloiden, die bisher von den Transportern nicht erkannt werden, synthetischen Hormonen, die schlecht transportiert werden, Nukleobasen die nicht effizient genug transportiert werden als Ausgangsbasis zur Veränderung von Transportprozessen in transgenen Pflanzen.5. Modification of the transport properties of the transporters by mutagenesis: expansion of the substrate spectrum, e.g. towards the transport of alkaloids that have not yet been recognized by the transporters, synthetic hormones that are poorly transported, nucleobases that are not transported efficiently enough as a starting point for changing transport processes in transgenic plants.
Bisher konnten zu fast allen neuen pflanzlichen Transportern in tierischen/menschlichen Genomen Homologe gefunden werden (Beispiele: Glukosetransporter der pflanzlichen MST-Familie sind den tierischen GLUT-Transportem auf Sequenzebene verwandt; Aminosäuretransporter der AAP-Familie wurden später in Tieren gefunden (VGAT, SN1); Aminosäuretransporter der CAT Familie in Tieren und Pflanzen sind verwandt). Auf Basis der Ähnlichkeit der biochemischen Eigenschaften, die für den tierischen/menschlichen Transport von Adenin und die Kompetition durch Koffein gefunden wurde, wird postuliert, daß ein bisher noch nicht identifiziertes Homolog der PUP-Familie in diesen Systemen für den Nukleobasen/Nukleosid und Derivattransport verantwortlich ist. Die Expression dieses Systems in Hefezellen zum Funktionsnachweis ermöglicht erstens die Beschreibung, zweitens die Identifizierung von möglichen Erbkrankheiten, die durch Defekte in dem System hervorgerufen werden, die Identifizierung von neuen Leitstrukturen für Pharmazeutika und die Beeinflußung des Transports von Substanzen über die Blut/Hirnschranke, da der Adenin/Koffeintransport an dieser Stelle vorkommt.So far, homologs have been found for almost all new plant transporters in animal / human genomes (examples: glucose transporters of the plant MST family are related to animal GLUT transporters at the sequence level; amino acid transporters of the AAP family were later found in animals (VGAT, SN1) ; Amino acid transporters of the CAT family in animals and plants are related). Based on the similarity of the biochemical properties found for the animal / human transport of adenine and the competition by caffeine, it is postulated that a previously unidentified homologue of the PUP family in these systems is responsible for the nucleobases / nucleoside and derivative transport is. The expression of this system in yeast cells for functional verification enables firstly the description, secondly the identification of possible hereditary diseases that are caused by defects in the system, the identification of new lead structures for pharmaceuticals and the influencing of the transport of substances via the blood / brain barrier, because the adenine / caffeine transport occurs at this point.
Die folgenden Figuren und Beispiele erläutern die Erfindung.The following figures and examples illustrate the invention.
Figur 1 zeigt eine Hydrophobizitätsanalyse des PUP-Nukleobasentransporterproteins nach Kyte und Doolittle.FIG. 1 shows a hydrophobicity analysis of the PUP nucleobase transporter protein according to Kyte and Doolittle.
Figur 2 zeigt die in Form eines Diagramms dargestellten Ergebnisse eines Aufnahmeexperiments, bei dem die Cytosinaufnahmerate des Hefestamms MG877ura3_::pFL61-PUP1 und des Wildtypstamms ∑1278b (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) bei verschiedenen pH-Werten gemessen wurde. Die Substratkonzentration betrug 100 μM.FIG. 2 shows the results of an uptake experiment shown in the form of a diagram, in which the cytosine uptake rate of the yeast strain MG877ura3 _ :: pFL61-PUP1 and the wild-type strain ∑1278b (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) was measured at different pH values. The substrate concentration was 100 μM.
Figur 3 zeigt die in Form eines Diagramms dargestellten Ergebnisse eines Aufnahmeexperiments, bei dem die Cytosinaufnahme des Hefestamms MG877ura3~::pFL61- PUP1 mit und ohne Zugabe von Glukose gemessen wurde. Die Zellen wurden vor Beginn der Aufnahmemessung zweimal mit Wasser gewaschen und 30 Minuten lang bei Raumtemperatur inkubiert. Fünf Minuten nach Beginn der Messungen wurde einem der Versuchsansätze Glukose bis zu einer Endkonzentration von 1 % zugesetzt.FIG. 3 shows the results, shown in the form of a diagram, of an uptake experiment in which the cytosine uptake of the yeast strain MG877ura3 ~ :: pFL61-PUP1 was measured with and without the addition of glucose. The cells were washed twice with water before starting the uptake measurement and incubated for 30 minutes at room temperature. Five minutes after the start of the measurements, glucose was added to one of the test batches to a final concentration of 1%.
Figur 4 zeigt eine Analyse der Substratspezifität des in Hefe exprimierten PUP1 -Nukleobasentransporters (schwarze Balken) im Vergleich zu dem Hefe-eigenen FCY2 -Transporter (weiße Balken).FIG. 4 shows an analysis of the substrate specificity of the PUP1 nucleobase transporter (black bars) expressed in yeast in comparison to the yeast-specific FCY2 transporter (white bars).
Figur 5 zeigt die in Form eines Diagramms dargestellten Ergebnisse eines Aufnahmeexperiments, bei dem die Cytokininaufnahme des Hefestamms MG877ura3 ::PUP1 mittels 3H-markiertem Zeatin untersucht wurde. Angegeben ist die Aufnahme pro Zeit bei einer Konzentration von 100 μM trans-Zeatin. In diesem Fall wurde PUP1 unter Kontrolle des Hefe-ATPase Promotors PMA1 im Vektor pDR195 (Rentsch et al.,1995, FEBS Lett. 370, 264-368 ) in der Mutante MG877ura3~ (FCY2) exprimiert. Als Kontrolle diente der leere Vektor (FCY2pDR195).FIG. 5 shows the results of a recording experiment shown in the form of a diagram, in which the cytokinin uptake of the yeast strain MG877ura3 - :: PUP1 was investigated by means of 3 H-labeled zeatin. The uptake per time at a concentration of 100 μM trans-zeatin is indicated. In this case, PUP1 was expressed under the control of the yeast ATPase promoter PMA1 in the vector pDR195 (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-368) in the mutant MG877ura3 ~ (FCY2). The empty vector (FCY2pDR195) served as a control.
Figur 6a zeigt eine schematische Darstellung des Plasmids p35S-PUP1 , ein Derivat des Plasmids pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721). A steht für ein Fragment aus dem Genom des Blumenkohlmosaik-Virus, das den 35S-Promotor (nt 6909-7437) trägt. Das Promotor-Fragment wurde als Eco/?//K n/-Fragment aus dem Plasmid pDH51 (Pietrzak et al., Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868) präpariert. B steht für ein /Votf/Λ/otf-Fragment der cDNA, flankiert von einer Polylinkerregion aus pT7T3 18U//vof/ mit Kpnl und Xöa/-Schnittstellen mit der kodierenden Region des Nukleobasentransporters von Arabidopsis thaliana in Siπnorientierung zum Fragment A. Der in Fragment B eingezeichnete Pfeil gibt die Leserichtung der cDNA an. C steht für ein Polyadenylierungssignal des Gens 3 der T-DNA des Plasmids pTiACHδ (Gielen et al., 1984 EMBO J. 3, 835-846), Nukleotide 11749 bis 11939, welches als Pvull/Hindlll-Fragment aus dem Plasmid pAGV40 (Herrera-Estrella et al., 1983, Nature 303, 209-213) isoliert und nach Addition eines SpΛ/-Linkers an die Pvu//-Schnittstelle zwischen die Sphl- und die H/nα7//-Schnittstelle des Polylinkers von pBIN19 kloniert wurde.FIG. 6a shows a schematic representation of the plasmid p35S-PUP1, a derivative of the plasmid pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721). A stands for a fragment from the genome of the cauliflower mosaic virus, which carries the 35S promoter (nt 6909-7437). The promoter fragment was prepared as an Eco /? // K n / fragment from the plasmid pDH51 (Pietrzak et al., Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868). B stands for a / Votf / Λ / otf fragment of the cDNA, flanked by a polylinker region from pT7T3 18U // vof / with Kpnl and Xöa / interfaces with the coding region of the nucleobase transporter of Arabidopsis thaliana in the orientation of fragment A. Der in The arrow drawn in fragment B indicates the reading direction of the cDNA. C stands for a polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the plasmid pTiACHδ (Gielen et al., 1984 EMBO J. 3, 835-846), nucleotides 11749 to 11939, which is isolated as a Pvull / Hindlll fragment from the plasmid pAGV40 (Herrera-Estrella et al., 1983, Nature 303, 209-213) and after Addition of a SpΛ / linker to the Pvu // interface between the Sphl and the H / nα7 // interface of the polylinker from pBIN19 was cloned.
Figur 6b zeigt eine schematische Darstellung des Plasmids p35S-α-PUP1 , ein Derivat des Plasmids pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721). A und C stehen jeweils für den CaMV35S-Promotor und das Polyadenylierungssignal des Gens 3 der T-DNA des Plasmids pTiACHδ (siehe Figur 6a). B steht für ein Ssp///-/pa/-Fragment der cDNA mit der kodierenden Region des Nukleobasentransporters von Arabidopsis tha- liana in Antisinnorientierung zum Fragment A. Der in Fragment B eingezeichnete Pfeil gibt die Leserichtung der cDNA an.FIG. 6b shows a schematic representation of the plasmid p35S-α-PUP1, a derivative of the plasmid pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721). A and C each represent the CaMV35S promoter and the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the plasmid pTiACHδ (see FIG. 6a). B stands for an Ssp /// - / pa / fragment of the cDNA with the coding region of the nucleobase transporter from Arabidopsis thiana in an antisense orientation to fragment A. The arrow drawn in fragment B indicates the reading direction of the cDNA.
Figur 7 zeigt die Messung von einwärts gerichteten Strömen in enopus-Oozyten, die PUP1 exprimieren, bei einer Haltespannung von - 80mV. Es werden einwärts gerichtete Ströme gemessen, sobald Adenin zugegeben wird. Die Stromstärke ist konzentrationsabhängig (Balken geben auf der Ordinate den Strom und auf der Abszisse die Zeit an).FIG. 7 shows the measurement of inward currents in enopus oocytes which express PUP1 at a holding voltage of -80mV. Inward currents are measured as soon as adenine is added. The current intensity depends on the concentration (bars indicate the current on the ordinate and the time on the abscissa).
Figur 8 zeigt: (A) das Wachstum von DM734-284DpDR195 auf 150 μM Adenosin (Kontrolle) und (B) das Wachstum von DM734-284DpDR195PuP1 auf 150 μM Adenosin.FIG. 8 shows: (A) the growth of DM734-284DpDR195 on 150 μM adenosine (control) and (B) the growth of DM734-284DpDR195PuP1 on 150 μM adenosine.
Figur 9 zeigt das Wachstum von Saccharomyces cerevisiae MG877ura3~~ (K) und mit dem Konstrukt pDR195PUP1 (1 ) bzw. mit dem Konstrukt pDR195PUP2 transformierten Klonen auf Koffein-Platten mit verschiedenen Koffein-Konzentrationen.FIG. 9 shows the growth of Saccharomyces cerevisiae MG877ura3 ~ (K) and clones transformed with the construct pDR195PUP1 (1) or with the construct pDR195PUP2 on caffeine plates with different caffeine concentrations.
BEISPIELEEXAMPLES
Allgemeine MethodenGeneral methods
a) Klonierungsverfahren: Zur Klonierung in E. coli wurde der Vektor pT7T3 18U (Pharmacia) und zur Transformation von Hefen der Vektor pFL61 (Minet & Lacroute, 1990, Curr. Gene..18, 287-291) eingesetzt. Zur Pflanzentransformation wurden die Gen- konstruktionen in den binären Vektor pBinAR, ein Derivat von pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721), kloniert.a) Cloning method: The vector pT7T3 18U (Pharmacia) was used for cloning in E. coli and the vector pFL61 (Minet & Lacroute, 1990, Curr. Gene..18, 287-291) for yeast transformation. The genetic constructions cloned into the binary vector pBinAR, a derivative of pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8721).
b) Bakterien- und Hefestämme: Für die pT7T3 18U- und pFL61 -Vektoren sowie für die pBinAR-Konstrukte wurde der E. co//-Stamm DH5α verwendet. Als Ausgangsstamm für die Expression der cDNA-Bibliothek in Hefe wurde der Hefestamm MG887 (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) mit der Mutation fcy2 verwendet, nachdem eine ura3-Defizienz eingeführt worden war.b) Bacterial and yeast strains: The E. co // strain DH5α was used for the pT7T3 18U and pFL61 vectors and for the pBinAR constructs. The yeast strain MG887 (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) with the mutation fcy2 was used as the starting strain for the expression of the cDNA library in yeast after an ura3 deficiency had been introduced.
c) Transformation von Agrobactehum tumefaciens: Der DNA-Transfer in die Agrobakte- rien erfolgte durch direkte Transformation nach der Methode von Höfgen und Willmit- zer (1988, Nucl. Acids Res. 16, 9877). Die Plasmid-DNA transformierter Agrobakte- rien wurden nach der Methode von Bimboim und Doly (1979, Nucl. Acids Res. 7, 1513-1523) isoliert und nach geeigneter Restriktionsspaltung gelelektrophoretisch analysiert.c) Transformation of Agrobactehum tumefaciens: The DNA transfer to the agrobacteria was carried out by direct transformation according to the Höfgen and Willmitzer method (1988, Nucl. Acids Res. 16, 9877). The plasmid DNA of transformed agrobacteria was isolated by the method of Bimboim and Doly (1979, Nucl. Acids Res. 7, 1513-1523) and analyzed by gel electrophoresis after suitable restriction cleavage.
d) Pflanzentransformation: Die Pflanzentransformationen kann durch Agrobactehum tumefaciens (Stamm C58C1 , pGV2260)-vermittelten Gentransfer erfolgen (Deblaere et al., 1985, Nucl. Acids Res. 13, 4777-4788). Die Transformation von A. thaliana wird beispielsweise mittels Vakuum-Infiltration (modifiziert nach Bechtold et al. (1993) Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie III, Sciences de la Vie 316: 1194- 1199) ausgeführt. Töpfe (Durchmesser 10 cm) werden mit Erde gefüllt und anschließend mit einem Fliegennetz überspannt. Auf diesem Netz werden A. thaliana-Samen ausgesät. Sechs bis acht Wochen nach dem Aussäen wurden die Pflanzen für die Vakuum-Infiltration benutzt. Zur Vakuum-Infiltration wurden von den entsprechenden /4groόacteriüm-Stämmen 2 x 1 Liter Kulturen in YEB + Antibiotikum (50 μg/ml Kan undd) Plant transformation: The plant transformations can be carried out by gene transfer mediated by Agrobactehum tumefaciens (strain C58C1, pGV2260) (Deblaere et al., 1985, Nucl. Acids Res. 13, 4777-4788). The transformation of A. thaliana is carried out, for example, by means of vacuum infiltration (modified from Bechtold et al. (1993) Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie III, Sciences de la Vie 316: 1194-1199). Pots (diameter 10 cm) are filled with earth and then covered with a fly net. A. thaliana seeds are sown on this net. Six to eight weeks after sowing, the plants were used for vacuum infiltration. For the vacuum infiltration, 2 x 1 liter cultures in YEB + antibiotic (50 μg / ml Kan and
100 μg/ml Rif) bei 28°C angezogen. Bei einer OD600 von 1,5 werden die Zellen bei 3000 g geerntet und in 600 ml Infiltrationsmedium (0,5 x MS Medium (Sigma), 5% Saccharose, 44 μM Benzylaminopurin) resuspendiert. Die Bakteriensuspension wird in 250 ml Weckgläser gefüllt und in einen Exsikkator gestellt. Die A. thaliana-Pflanzen werden "kopfüber" in die Bakteriensuspension getaucht, dann wird für 5 min Vakuum angelegt. Nach 3-4 Wochen werden die Samen dieser Pflanzen geerntet. Zur Oberflächensterilisation werden die Samen 10 min lang in 4% Natriumhypochlorid, 0,02% Triton geschüttelt, bei 1500 g abzentrifugiert, viermal mit sterilem Wasser gewaschen und in 3 ml 0.05% Agarose pro 5000 Samen resuspendiert. Die Sameπ-Agarose- Lösung wird auf MSS Medium (1 x MS, 1 % Saccharose, 0,8% Agarose, 50 μg/ml Ka- namycin, pH 5,8) ausgebreitet (Platten mit 13,5 cm Durchmesser für 5000 Samen). Zur Reduzierung des Feuchtigkeitsverlustes werden die Platten mit Parafilm® verschlossen. Die Kanamycin-resistenten Pflanzen werden in Erde umgesetzt. Samen dieser Pflanzen werden geerntet und analysiert.100 μg / ml Rif) at 28 ° C. With an OD 600 of 1.5, the cells are harvested at 3000 g and resuspended in 600 ml of infiltration medium (0.5 × MS medium (Sigma), 5% sucrose, 44 μM benzylaminopurine). The bacterial suspension is filled into 250 ml mason jars and placed in a desiccator. The A. thaliana plants are immersed "upside down" in the bacterial suspension, then a vacuum is applied for 5 min. After 3-4 weeks, the seeds of these plants are harvested. For surface sterilization, the seeds are shaken in 4% sodium hypochloride, 0.02% triton for 10 min, centrifuged at 1500 g, washed four times with sterile water and resuspended in 3 ml 0.05% agarose per 5000 seeds. The Sameπ-agarose solution is spread on MSS medium (1 x MS, 1% sucrose, 0.8% agarose, 50 μg / ml kamanycin, pH 5.8) (plates with 13.5 cm diameter for 5000 seeds ). To reduce moisture loss, the panels are sealed with Parafilm ® . The kanamycin-resistant plants are transferred to soil. Seeds from these plants are harvested and analyzed.
e) Nachweis der Nukleobasentransporter-Aktivität: Der Aktivitätsπachweis kann beispielsweise durch Aufnahmeexperimente mit radioaktiven Substraten (z.B. [14C]-Adenin) in die mit dem pflanzlichen Transportergen unter Kontrolle des Hefepromotors transformierten cy2-Hefemutaπte (MG877ura3~::pFL61-PUP1 ), prinzipiell wie bei Ninnemann et al., 1994 (EMBO J. 15, 3464-3471) beschrieben, durchgeführt werden. Alternativ können andere Expressionsysteme, z.B. Xenopus-Oocyten (Boo- rer et al., 1996, J. Biol. Chem. 271 , 2213-2220), unter Verwendung elektrophysiologi- scher Meßmethoden eingesetzt werden.e) Detection of the nucleobase transporter activity: The activity detection can be carried out, for example, by taking up experiments with radioactive substrates (eg [ 14 C] adenine) in the cy2 yeast mutants transformed with the plant transporter gene under the control of the yeast promoter (MG877ura3 ~ :: pFL61-PUP1), in principle as described in Ninnemann et al., 1994 (EMBO J. 15, 3464-3471). Alternatively, other expression systems, for example Xenopus oocytes (Borer et al., 1996, J. Biol. Chem. 271, 2213-2220), can be used using electrophysiological measurement methods.
Beispiel 1 : Klonierung des PUP1-Nukleobasentransportergens aus Arabidoosis thalianaExample 1: Cloning of the PUP1 nucleobase transporter gene from Arabidoosis thaliana
Die Klonierung des PUP1 -Nukleobasentransporters erfolgt durch Komplementation des Hefe-Stamms MG887ura3~ (fcy2) (diese Arbeit; Vorstufe MG887 Grenson 1969, Eur. J. Biochem. 11 , 249-260) mit einer cDNA-Genbank aus Arabidopsis thaliana und Selektion der Nukleobasentransporter-positiven Zellen. Die fcy2-Hefemutante kann in Medien mit Adenin oder Cytosin als einziger Stickstoffquelle nicht wachsen (Grenson, 1969, Eur. J. Biochem. 11 , 249-260; Polak & Grenson, 1973, Eur. J. Biochem. 32, 276-282). Zur Einführung eines Auxotrophiemarkers (ura3~~) wurde die Nukleobasenaufnahme- defiziente Mutante MG887 (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet 175, 67-76) mit einem Fragment des URA3-Gens transformiert, welches eine interne Deletion trägt. Durch Selektion auf der toxischen Vorstufe 5-Fluoroorotat konnte eine URA3-defiziente Mutante MG887ura3~ isoliert werden.The PUP1 nucleobase transporter is cloned by complementing the yeast strain MG887ura3 ~ (fcy2) (this work; precursor MG887 Grenson 1969, Eur. J. Biochem. 11, 249-260) with a cDNA library from Arabidopsis thaliana and selecting the Nucleobase transporter positive cells. The fcy2 yeast mutant cannot grow in media with adenine or cytosine as the sole nitrogen source (Grenson, 1969, Eur. J. Biochem. 11, 249-260; Polak & Grenson, 1973, Eur. J. Biochem. 32, 276-282 ). To introduce an auxotrophy marker (ura3 ~~ ), the nucleobase uptake-deficient mutant MG887 (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet 175, 67-76) was transformed with a fragment of the URA3 gene, which carries an internal deletion. A URA3-deficient mutant MG887ura3 ~ was isolated by selection on the toxic precursor 5-fluoroorotate.
Zur Komplementation der Nukleobasentransport-Mutation des Hefestamms MG887ura3~ wird im Hefe-Expressionsvektor pFL61 (Minet & Lacroute, 1990, Curr. Genet. 18, 287-291) Monierte cDNA aus jungen Keimlingen von Arabidopsis thaliana (Zwei- Blatt-Stadium) verwendet (Minet et al., 1992, Plant J. 2, 417-722). Etwa 1 μg des Vektors mit einer cDNA-lπsertion wurden in den Hefestamm MG887ura3~ nach der Methode von Dohmen et al. (1991 , Yeast 7, 691-692) transformiert. Hefetransformanten, die auf Miπimalmedium mit 1 mM Adenin als einziger Stickstoffquelle wachsen konnten, wurden vermehrt. Aus diesen Klonen wurde Plasmid-DNA nach Standardverfahren isoliert. Der Stamm MG887ura3~ wurde erneut mit dem isolierten Plasmid transformiert. Auf diese Weise wurde ein Plasmid pFL61-PUP1 erhalten, das die fcy2-Mutation komplementieren kann. Dieses Plasmid hat eine Insertion mit einer Größe von 1 ,2 kb, die das PUP1 - Nu- kieobasentransportergen enthält.To complement the nucleobase transport mutation of the yeast strain MG887ura3 ~ , the yeast expression vector pFL61 (Minet & Lacroute, 1990, Curr. Genet. 18, 287-291) cloned cDNA from young seedlings of Arabidopsis thaliana (two- Leaf stage) (Minet et al., 1992, Plant J. 2, 417-722). About 1 μg of the vector with a cDNA insertion was in the yeast strain MG887ura3 ~ by the method of Dohmen et al. (1991, Yeast 7, 691-692). Yeast transformants that could grow on minimal medium with 1 mM adenine as the only nitrogen source were propagated. Plasmid DNA was isolated from these clones by standard methods. The strain MG887ura3 ~ was transformed again with the isolated plasmid. In this way a plasmid pFL61-PUP1 was obtained which can complement the fcy2 mutation. This plasmid has an insert with a size of 1.2 kb which contains the PUP1 - nuclear base transporter gene.
Der durch Transformation von MG887ura3~ mit dem Plasmid pFL61-PUP1 erhaltene Hefestamm MG887ura3~::pFL61-PUP1 wird für Aufnahmestudien mit Adenin oder Nukleobasen verwendet. Durch gentechnische Veränderung der Kodierregion des Nukle- obasentransportergens PUP1 nach Standardverfahren (vgl. Sambrook et al., 1989, Mo- lecular cloning: A laboratory manual, 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) können dessen Spezifität bzw. die Eigenschaften des Transportmechanismus verändert werden. Der Stamm MG887ura3~::pFL61-PUP1 eignet sich direkt für die Untersuchung von Inhibitoren oder Promotoren des Nukleobasentransports.The yeast strain MG887ura3 ~ :: pFL61-PUP1 obtained by transforming MG887ura3 ~ with the plasmid pFL61-PUP1 is used for uptake studies with adenine or nucleobases. By genetic modification of the coding region of the nucleus transporter gene PUP1 according to standard methods (cf. Sambrook et al., 1989, Molecular cloning: A laboratory manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA), its specificity or the properties of the transport mechanism are changed. The strain MG887ura3 ~ :: pFL61-PUP1 is directly suitable for the investigation of inhibitors or promoters of nucleobase transport.
Das von dem Hefestamm M887ura3~::pFL61-PUP1 exprimierte PUP1 -Protein wurde einer Hydrophobizitätsanalyse nach Kyte und Doolittle unterzogen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das PUP1 -Protein 9-12 stark hydrophobe Regionen (positive Werte auf der Y-Achse) auf, die lang genug sind, um jeweils einmal die Membran zu durchspannen. Die erste hydrophobe Region ist nicht bei allen PUP-Proteinen konserviert.The PUP1 protein expressed by the yeast strain M887ura3 ~ :: pFL61-PUP1 was subjected to a hydrophobicity analysis according to Kyte and Doolittle. As can be seen from FIG. 1, the PUP1 protein 9-12 has strongly hydrophobic regions (positive values on the Y axis) which are long enough to cross the membrane once. The first hydrophobic region is not conserved in all PUP proteins.
Sequenzanalyse der cDNA-lnsertion des Plasmids PFL61-PUP1Sequence analysis of the cDNA insertion of the plasmid PFL61-PUP1
Aus dem Hefe-Stamms MG887ura3~::pFL61 -PUP1 wurde das Plasmid pFL61-PUP1 isoliert und mit Hilfe synthetischer Oligonukleotide wurde die Insertion nach der Methode von Sanger et al. (1977, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 74, 5463-5467) sequenziert. Die kodierende Sequenz des PUP1-Gens wird in SEQ ID NO 1 und die davon abgeleitete Proteinsequenz in SEQ ID NO 8 wiedergegeben. Beispiel 2: Aufnahmestudien mit 14C-markiertem Adenin, 14C-markiertem Cytosin und 3H-markierten Cvtokininen an dem Hefe-Stamm MG887ura3~::pFL61-PUP1The plasmid pFL61-PUP1 was isolated from the yeast strain MG887ura3 ~ :: pFL61 -PUP1 and the insertion was carried out using synthetic oligonucleotides according to the method of Sanger et al. (1977, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74, 5463-5467). The coding sequence of the PUP1 gene is reproduced in SEQ ID NO 1 and the protein sequence derived therefrom in SEQ ID NO 8. Example 2: Recording studies with 14 C-labeled adenine, 14 C-labeled cytosine and 3 H-labeled cvtokinins on the yeast strain MG887ura3 ~ :: pFL61-PUP1
Für die Messung der Aufnahmeraten wurden die Hefe-Stämme MG887ura3~::pFL61 , MG887ura3~::pFL61-PUP1 und deren Ausgangsstamm ∑1278b (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) in Vollmedium (YPD) ohne Uracil und mit 2% Glukose als Kohlenstoffquelle bis zu einer OD6oo von 0,6 bei 28°C angezogen. Die Zellen wurden bei 3000 g geerntet, zweimal mit Wasser gewaschen und mit Natriumphosphatpuffer (100 mM, pH 4,5), 1 % Glukose auf eine OD600 von 12 eingestellt. Die Zellsuspension wurde in 100 μl Portionen bis zum Beginn des Aufnahmeexperiments auf Eis gelagert. Vor dem Start der Aufnahmemessungen wurden die Zellen für 2 min bei 30°C vorinkubiert. Die Reaktion wurde dann gestartet, indem zu 100 μl Zellsuspension 100 μi der radioaktiv markierten Substratlösung gegeben wurde. Das Reaktionsgemisch wurde bei 30°C inkubiert und nach 30, 60, 120, 180 Sekunden wurde jeweils 50 μl der Suspension entnommen und in 4 ml eiskaltes Wasser gegeben (bei Messungen über 180 Sekunden wurde dementsprechend mehr Zellsuspension und Substratlösung eingesetzt). Die Zellen wurden auf Glasfiberfilter gesaugt und mit 4 ml eiskaltem Wasser gewaschen. Die Radioaktivität auf den Filtern wurde anschließend im Flüssigkeits-Szintil- lationszähler ermittelt.To measure the uptake rates, the yeast strains MG887ura3 ~ :: pFL61, MG887ura3 ~ :: pFL61-PUP1 and their parent strain ∑1278b (Dubois & Grenson, 1979, Mol. Gen. Genet. 175, 67-76) were used in full medium ( YPD) without uracil and with 2% glucose as carbon source up to an OD 6 oo of 0.6 at 28 ° C. The cells were harvested at 3000 g, washed twice with water and adjusted to an OD600 of 12 with sodium phosphate buffer (100 mM, pH 4.5), 1% glucose. The cell suspension was stored in 100 μl portions on ice until the start of the uptake experiment. Before the start of the uptake measurements, the cells were preincubated at 30 ° C. for 2 min. The reaction was then started by adding 100 μl of the radioactively labeled substrate solution to 100 μl of cell suspension. The reaction mixture was incubated at 30 ° C., and after 30, 60, 120, 180 seconds, 50 μl of the suspension was removed in each case and added to 4 ml of ice-cold water (for measurements over 180 seconds, more cell suspension and substrate solution were used accordingly). The cells were sucked onto glass fiber filters and washed with 4 ml of ice-cold water. The radioactivity on the filters was then determined in the liquid scintillation counter.
Substratlösung: Bei der Substratlösung handelt es sich um einen 100 mM Natriumphosphatpuffer pH 4,5 mit 1 % Glukose und 9,25 Bq/μl des radioaktiv markierten Substrats (25-100 μM [1 C]-Adenin oder [14C]-Cytosin). Darüber hinaus enthält die Substratlösung das nicht markierte Substrat, eventuelle Inhibitoren und Kompetitoren in 2facher Endkonzentration. Zur Bestimmung des pH-Optimums wurde auch der pH-Wert des Natriumphosphatpuffers verändert. Bei der Messung des Einflusses von Glukose auf die Aufnahmeraten enthielt weder die Zellsuspension noch die Substratlösuπg Glukose. Glukose wurde erst nach dem Start der Aufnahmemessungen zum Meßansatz in einer Endkonzentration von 1 % hinzugefügt. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß auch PUP2 in der Lage ist, Adenin zu transportieren.Substrate solution: The substrate solution is a 100 mM sodium phosphate buffer pH 4.5 with 1% glucose and 9.25 Bq / μl of the radiolabelled substrate (25-100 μM [ 1 C] adenine or [ 14 C] cytosine ). In addition, the substrate solution contains the unlabelled substrate, any inhibitors and competitors in a double concentration. To determine the optimum pH, the pH of the sodium phosphate buffer was also changed. When measuring the influence of glucose on the uptake rates, neither the cell suspension nor the substrate solution contained glucose. Glucose was only added to the measurement batch in a final concentration of 1% after the start of the uptake measurements. Furthermore it could be shown that PUP2 is also able to transport adenine.
In Tabelle 1 wird die durch den PUP1 -Nukleobasentransporter vermittelte Aufnahme von radioaktiv markiertem Adenin und Cytosin durch den Hefestamm MG887ura3~::pFL61- PUP1 angegeben. Zur Berechnung der intrazellulären Konzentration wurde das Zellvolumen auf das vierfache des Trockengewichts geschätzt (Ninnemann et al, 1994, EMBO J15, 3464-3471 ). Die Aufnahme erfolgt entgegen einem Konzentrationsgradienten. ~~ Table 1 shows the uptake of radioactively labeled adenine and cytosine by the yeast strain MG887ura3 ~ :: pFL61- mediated by the PUP1 nucleobase transporter. PUP1 specified. To calculate the intracellular concentration, the cell volume was estimated to be four times the dry weight (Ninnemann et al, 1994, EMBO J15, 3464-3471). The recording takes place against a concentration gradient. ~~
Tabelle 1Table 1
Anfangskonz. Endkonz. Endkonz. AnreicherungsMedium Medium Zellen faktorInitial conc. Final conc. Final conc. Enrichment Medium Medium Cells Factor
Adenin 200 μM 155 μM 2350 μM 15 Cytosin 200 μM 145 μM 2660 μM 18Adenine 200 uM 155 uM 2350 uM 15 Cytosine 200 uM 145 uM 2660 uM 18
Der Einfluß von verschiedenen Inhibitoren auf die durch den PUP1 -Nukleobasentransporter vermittelte Adenin- bzw. Cytosinaufnahme in dem Hefestamm MG887ura3~::pFL61-PUP1 wird in Tabelle 2 gezeigt. Die Inhibitoren wurden fünf Minuten vor Anfang der Messungen zu den Zellen hinzugegeben. Die Protonophoren Car- bonyl-Cyanid-m-Chlorphenylhydratzon (CCCP) und 2,4-Dinitrophenol (2,4-DNP) und der HVATPase-lnhibitor Diethylstilbestrol blockieren die Aufnahme. Dies kann als klarer Hinweis auf einen sekundäraktiven, protonengekoppelten Aufnahmemechanismus gewertet werden.The influence of various inhibitors on the adenine or cytosine uptake mediated by the PUP1 nucleobase transporter in the yeast strain MG887ura3 ~ :: pFL61-PUP1 is shown in Table 2. The inhibitors were added to the cells five minutes before the start of the measurements. The protonophores carbonyl-cyanide-m-chlorophenylhydratzon (CCCP) and 2,4-dinitrophenol (2,4-DNP) and the HVATPase inhibitor diethylstilbestrol block the uptake. This can be seen as a clear indication of a secondary active, proton-coupled uptake mechanism.
Tabelle 2Table 2
Figur 2 zeigt, daß die durch den PUP1 Nukleobasentransporter vermittelte Cytosinaufnahme in den Hefestamm MG877ura3~::pFL61-PUP1 von dem pH-Wert abhängig ist. Ähnliche Ergebnisse wurden für die Adeninaufnahme erzielt (Daten nicht gezeigt). Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die durch den PUP1 -Nukleobasentransporter vermittelte Cytosinaufnahme in dem Hefestamm MG877ura3~::pFL61-PUP1 glukoseabhängig. Ähnliche Ergebnisse wurden für die Adeninaufnahme erzielt (Daten nicht gezeigt). Die Aktivitätszunahme bei Glukosezugabe kann als Hinweis auf eine Energieabhängigkeit gewertet werden. Dieses so wie die beobachtete Aktivitätszunahme bei abnehmendem pH-Wert deutet auf einen sekundäraktiven, protonengekoppelten Aufnahmemechanismus hin.FIG. 2 shows that the cytosine uptake into the yeast strain MG877ura3 ~ :: pFL61-PUP1 mediated by the PUP1 nucleobase transporter is dependent on the pH value. Similar results were obtained for adenine uptake (data not shown). As shown in Figure 3, the cytosine uptake mediated by the PUP1 nucleobase transporter in the yeast strain MG877ura3 ~ :: pFL61-PUP1 is glucose dependent. Similar results were obtained for adenine uptake (data not shown). The increase in activity when glucose is added can be used as an indication of energy dependence. This, as well as the observed increase in activity with decreasing pH value, indicates a secondary active, proton-coupled uptake mechanism.
Zur Untersuchung der Subtratspezifität des in Hefe exprimierten PUP1 -Nukleobasentransporters im Vergleich zu dem Hefe-eigenen FCY2 -Transporter wurden Kompetitions- experimente mit nicht-radioaktiven Subtrateπ durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Experimente werden in Fig. 4 gezeigt. Die Aufnahme von radioaktiv markiertem Adenin wurde gemessen und als 100% gesetzt (entspricht 1 ,7 bzw. 0,9 nmol.minNmg"1 Trockengewicht). Die Messungen wurden bei einer Substratkonzentration von 25 μM durchgeführt. Die Kompetitoren wurden in 10fachem molarem Überschuß eingesetzt.To investigate the substrate specificity of the PUP1 nucleobase transporter expressed in yeast in comparison to the yeast's own FCY2 transporter, competition experiments were carried out with non-radioactive Subtrateπ. The results of these experiments are shown in Fig. 4. The uptake of radioactively labeled adenine was measured and set as 100% (corresponds to 1, 7 or 0.9 nmol.minNmg "1 dry weight). The measurements were carried out at a substrate concentration of 25 μM. The competitors were used in a 10-fold molar excess .
Zur Analyse der kompetitiven Inhibition des durch den PUP1 -Nukleobasentransporters vermittelten Adenintransports durch die Cytokinine Kinetin und Zeatin wurden Aufnahmeversuche mit verschiedenen Konzentrationen von radioaktiv markiertem Adenin sowie unterschiedlichen Kompetitor-Konzentrationen durchgeführt. Aus Lineweaver/ Burk- Auftragungen wurden die Inhibitor-Konstanten Ki ermittelt (35 μM für Kinetin und 30 μM für Zeatin).To analyze the competitive inhibition of the adenine transport mediated by the PUP1 nucleobase transporter by the cytokinins kinetin and zeatin, uptake experiments were carried out with different concentrations of radioactively labeled adenine and different competitor concentrations. The inhibitor constants Ki were determined from Lineweaver / Burk plots (35 μM for kinetin and 30 μM for zeatin).
Direkte Aufnahmeexperimente in PUP1-exprimierenden Hefezellen mit 3H-markierten Cytokininen (Zeatin und 2-lsopentenyladenin) zeigen, daß PUP1 auch Cytokinine transportieren kann (Figur 5). Die Aufnahmeexperimente wurde mit 3H-markiertem Zeatin in MG887ura3~ wie für Adenin durchgeführt. Pro Reaktionsansatz wurden 87,3 Bq/μl des radioaktiven Substrates bei einer Gesamtkonzentration von 100 μM trans-Zeatin eingesetzt. Die Ergebnisse von drei unabhängigen Experimenten zeigten für die PUP1-exprimierendeπ Hefe-Klone gegenüber der mit dem Kontroliplasmid pDR195 transformierten Kontrollstämme eine 70-fach erhöhte Aufnahme an radioaktiv markiertem trans-Zeatin. Dies zeigt, daß PUP1 den Transport von trans-Zeatin vermittelt. Beispiel 3: Transformation von Pflanzen mit Konstruktionen zur Überexpression bzw. Antisinn-Repression eines NukleobasentransportergensDirect uptake experiments in PUP1-expressing yeast cells with 3 H-labeled cytokinins (zeatin and 2-isopentenyladenine) show that PUP1 can also transport cytokinins (FIG. 5). The uptake experiments were carried out with 3 H-labeled zeatin in MG887ura3 ~ as for adenine. 87.3 Bq / μl of the radioactive substrate were used per reaction mixture at a total concentration of 100 μM trans-zeatin. The results of three independent experiments showed that the PUP1-expressingπ yeast clones compared to the control strains transformed with the control plasmid pDR195 showed a 70-fold increase in radioactively labeled trans-zeatin. This shows that PUP1 mediates the transport of trans-zeatin. Example 3: Transformation of plants with constructions for overexpression or antisense repression of a nucleobase transporter gene
Das Einbringen einer für einen pflanzlichen Nukleobasentransporter kodierenden Nukleinsaure und die Überexpression bzw. die Antisinn-Repression eines Nukleobasentransportergens zur Veränderung des Transports von Nukleobasen und ihren Derivaten wird hier am Beispiel von Arabidopsis thaliana beschrieben. Die Anwendung ist aber nicht auf diese Spezies beschränkt.The introduction of a nucleic acid coding for a plant nucleobase transporter and the overexpression or antisense repression of a nucleobase transporter gene for changing the transport of nucleobases and their derivatives is described here using the example of Arabidopsis thaliana. The application is not limited to this species.
a) Überexpression: Das 1.2kb Λ/oW-Fragment aus dem Plasmid pFL61-PUP1 , das als Insertion die cDNA für einen Nukleobasentransporter von Arabidopsis thaliana enthält, wurde in den mit Notl geschnittenen Vektor pT7T3 18U/Λ/of/ kloniert. Der Vektor ρT7T3 18U/Λ/0« wurde erzeugt, indem in die St77a/-Schnittstelle von pT7T3 18U (Pharmacia) ein Notl-Unker eingefügt wurde. Die Orientierung des Fragments wurde durch eine Restriktionsspaltung überprüft. Der Vektor enthält eine Kpnl- und eine Xöa/-Schnittstelle in der multiplen Klonierungsstelle, so daß die PUP1-cDNA aus diesem Vektor als pn/-Xi->a/-Fragment isoliert werden konnte. Dieses 1.2kb Kpnl-Xbal- Fragment wurde in den Kpnl-Xbal geschnittenen Vektor pBinAR, ein Derivat von pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8720), kloniert. Das resultierende Plasmid wurde p35S-PUP1 genannt.a) Overexpression: The 1.2 kb Λ / oW fragment from the plasmid pFL61-PUP1, which contains the cDNA as an insert for a nucleobase transporter from Arabidopsis thaliana, was cloned into the vector pT7T3 18U / Λ / of / cut with NotI. The vector ρT7T3 18U / Λ / 0 «was generated by inserting a Notl-Unker into the St77a / interface of pT7T3 18U (Pharmacia). The orientation of the fragment was checked by restriction cleavage. The vector contains a Kpnl and an Xöa / interface in the multiple cloning site so that the PUP1 cDNA could be isolated from this vector as a pn / -Xi-> a / fragment. This 1.2kb Kpnl-Xbal fragment was cloned into the Kpnl-Xbal cut vector pBinAR, a derivative of pBIN19 (Bevan, 1984, Nucl. Acids Res. 12, 8711-8720). The resulting plasmid was named p35S-PUP1.
b) Antisinn-Repression: Aus dem Plasmid pFL61-PUP1 wurde ein 1 ,1 kb großes Hpal- Ssp/-PUP1 -Fragment isoliert und in Antisinn-Orientierung in die Sma/-Schnittstelle von pBinAR kloniert. Die Orientierung des Fragments wurde durch eine Restriktionsspaltung überprüft. Das resultierende Plasmid wurde p35-α-PUP1 genannt.b) Antisense repression: A 1.1 kb Hpal-Ssp / -PUP1 fragment was isolated from the plasmid pFL61-PUP1 and cloned into the Sma / interface of pBinAR in an antisense orientation. The orientation of the fragment was checked by restriction cleavage. The resulting plasmid was named p35-α-PUP1.
Die PUP1-cDNA Fragmente tragen in den Figuren 6a und 6b die Bezeichnung "B". Je nachdem, ob B in Sinnorientierung zum CaMV-35S-Promotor von pBinAR eingeführt wurde oder nicht, trägt das entstandene Plasmid die Bezeichnung p35S-PUP1 bzw. p35S-α-PUP1. Zwischen dessen EcoRI- und pt7/-Schnittstellen wurde ein Fragment aus dem Genom des Blumenkohlmosaik-Virus, das den 35S-Promotor (nt 6909-7437) trägt, eingefügt. Das Promotorfragment wurde als EcoR// pn/-Fragment aus dem Plasmid pDH51 (Pietrzak et al., Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868) präpariert. In der Plasmid- karte trägt das Promotorfragment die Bezeichnung "A". Zwischen der Sphl- und der /-//t7α7//-Schnittstelle von pBinAR ist außerdem das Polyadenylierungssignal des Gens 3 der T-DNA des Plasmids pTiACHδ (Gielen et al., EMBO J. 3, 835-846) eingefügt. Hierzu war ein Pvull/Hindlll-Fragment (nt 11749-11939) aus dem Plasmid pAGV 40 (Herrera- Estrella et al., 1983, Nature 303, 209-2139) an der Pvu//-Schnittstelle mit einem Sp/7/-Linker versehen worden. Das Polyadenylierungssignal trägt in der Plasmidkarte die Bezeichnung "C".The PUP1 cDNA fragments have the designation "B" in FIGS. 6a and 6b. Depending on whether B was introduced in the sense of the CaMV-35S promoter from pBinAR or not, the resulting plasmid is called p35S-PUP1 or p35S-α-PUP1. A fragment from the cauliflower mosaic virus genome carrying the 35S promoter (nt 6909-7437) was inserted between its EcoRI and pt7 / interfaces. The promoter fragment was prepared as an EcoR // pn / fragment from the plasmid pDH51 (Pietrzak et al., Nucl. Acids Res. 14, 5857-5868). In the plasmid card, the promoter fragment is labeled "A". Between the sink and the / - // t7α7 // - interface of pBinAR the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the plasmid pTiACHδ (Gielen et al., EMBO J. 3, 835-846) is also inserted. For this purpose, a Pvull / Hindlll fragment (nt 11749-11939) from the plasmid pAGV 40 (Herrera-Estrella et al., 1983, Nature 303, 209-2139) was at the Pvu // interface with a Sp / 7 / - Left has been provided. The polyadenylation signal is labeled "C" in the plasmid card.
Nach Transformation von Agrobakterien mit den Plasmiden p35S-PUP1 und p35S-α-PUP1 wurden diese zur Vakuuminfiltration von Arabidopsis thaliana eingesetzt.After transformation of agrobacteria with the plasmids p35S-PUP1 and p35S-α-PUP1, these were used for vacuum infiltration of Arabidopsis thaliana.
Zehn unabhängig erhaltene Transformanten für beide Konstrukte, in denen die Präsenz des intakten, nicht rearrangierten Chimären Gens mit Hilfe von "Southern blot"- Analysen nachgewiesen worden war, wurden bezüglich der Veränderungen im Nukleobasen- transport untersucht.Ten independently obtained transformants for both constructs, in which the presence of the intact, non-rearranged chimeric gene had been proven by means of "Southern blot" analyzes, were examined for the changes in the nucleobase transport.
Beispiel 4: Expression des PUP1-Gens in Xenoptys-OozvtenExample 4: Expression of the PUP1 gene in Xenoptys oocytes
Die cDNA für PUP1 wurde mit Notl geschnitten und in einen Oozytenexpressionsvektor kloniert, der untranslatierte 5'- und 3'-Bereiche des ß-Globiπs aus Xenopus enthält. Die cDNA wurde dann mittels PCR vervielfältigt. Als Vorwärtsprimer wurde SP6 (aus dem Oozytenvektor) benutzt, als Rückwärtsprimer wurde ein Primer, der das STOP-Codon von PUP1 zerstört und gleichzeitig eine /Votf-Schnittstelle einfügt, benutzt. Dieses PCR- Fragment wurde Notl und Hindill geschnitten und in einen Oozytenexpressionsvektor ligiert, der zusätzlich hinter der Notl-Schnittstelle das Gen für GFP („green fioureszent protein" aus der Qualle) enthält. So entsteht ein offener Leserahmeπ für ein Fusionsprotein aus PUP1 und GFP. Durch Einfügen der /Votf-Schnittstelle entsteht ein Linker mit drei für Alanin codierende Basenpaare. Das Plasmid wurde mit Mlul linearisiert, und RNA wurde in vitro mittels SP6-Polymerase transkribiert und zu etwa 1 ng/nl in Wasser aufgenommen. Je Oozyte (Reifestadium 5 bis 6) wurden 50 nl injiziert. Nach zweitägiger Inkubation bei 16° wurden Oozyten zum Messen in eine entsprechende Meßkammer gelegt und mit verschiedenen Lösungen überspült. Die Lösungen enthielten: 100 mM N-Methyl- D-Glutaminchlorid, 2 mM Calziumchlorid, 5 mM MES, pH 5,0 oder 7,3 und entsprechende Konzentrationen Adenin. Zur Spannungsmessung wurde eine Glaselektrode (gefüllt mit 3 M KCI) in die Oozyte eingestochen. Mit einem Dagan-Verstärker wurde das Potential relativ zur Referenzelektrode gemessen. Diese war über eine Agarbrücke mit der Badlösung verbunden. In Lösungen ohne Adenin bei pH 7,3 hatten Oozyten ein typisches Ruhepotential von etwa - 30 mV (siehe Figur 7). Adenin in der Badlösung ruft eine Depolarisation der Oozyte hervor. Dies zeigt, daß PUP1 auch in Oocyten Adenin transportiert.The cDNA for PUP1 was cut with NotI and cloned into an oocyte expression vector which contains untranslated 5 'and 3' regions of the β globi from Xenopus. The cDNA was then amplified using PCR. SP6 (from the oocyte vector) was used as the forward primer, and a primer which destroys the STOP codon of PUP1 and at the same time inserts a / Votf interface was used as the backward primer. This PCR fragment was cut into Notl and Hindill and ligated into an oocyte expression vector which additionally contains the gene for GFP ("green fiourescent protein" from the jellyfish) behind the Notl interface. This results in an open reading for a fusion protein from PUP1 and GFP The linker with three base pairs coding for alanine is formed by inserting the / Votf interface, the plasmid has been linearized with Mlul, and RNA has been transcribed in vitro using SP6 polymerase and taken up to about 1 ng / nl in water per oocyte (maturity stage 5 to 6) 50 nl were injected in. After two days of incubation at 16 °, oocytes were placed in a corresponding measuring chamber for measurement and rinsed with various solutions, which contained: 100 mM N-methyl-D-glutamine chloride, 2 mM calcium chloride, 5 mM MES, pH 5.0 or 7.3 and corresponding concentrations of adenine. A glass electrode (filled with 3 M KCI) was inserted into the oocyte for voltage measurement. The potential was measured relative to the reference electrode using a Dagan amplifier. This was connected to the bath solution via an agar bridge. In solutions without adenine at pH 7.3, oocytes had a typical resting potential of approximately - 30 mV (see FIG. 7). Adenine in the bath solution causes depolarization of the oocyte. This shows that PUP1 also transports adenine in oocytes.
Zur Strommessung wurde die Oozyte auf eine Spannung von - 80 mV geklemmt. Adenin in der Badlösung ruft einen einwärtsgerichteten Strom hervor. Da Adenin selbst nicht geladen ist, deutet das auf einen Cotransport mit geladenen Ionen, z.B. Protonen,The oocyte was clamped to a voltage of -80 mV for current measurement. Adenine in the bath solution causes an inward flow. Since adenine itself is not charged, this indicates cotransport with charged ions, e.g. Protons,
Beispiel 5: PUP1 -vermittelter Transport von Adenosin in HefeExample 5: PUP1 -mediated transport of adenosine in yeast
Der Saccharomyces cerev/s/'ae-Stamm DM734-284D (Genotype: ade8-18, ade2-1. arg4- 16, leu2-27, trp1-1, Iys2, ura3 Yeast Geπetic Stock Center) wurde für Wachstumsstudien benutzt. Dieser Hefe-Stamm ist durch die Mutationen in den Gen-Loci ade 8-18 und ade 2-1 nicht in der Lage selbst Adenin zu synthetisieren. Daher benötigt dieser Stamm Adenin aus dem Außenmedium, um wachsen zu können. Dieses Adenin wird über den Purin/Cytosin-Transporter FCY2 der Hefe aufgenommen. Der Stamm DM734-284D ist jedoch in der Lage, auch auf Medium zu wachsen, welches statt Adenin Adenosin enthält, sofern ein Adenosin-Transport in die Hefezelle durch einen gentechnisch eingebrachten Adenosin-Transporter vermittelt wird. Saccharomyces cerevisiae selbst besitzt einen derartigen Adenosin-Transporter nicht. Daher eignet sich der Stamm DM734- 284D als Komplementationssytem für die Isolierung von Adenosin-Transportern aus verschiedenen Organismen.The Saccharomyces cerev / s / ' ae strain DM734-284D (genotype: ade8-18, ade2-1. Arg4-16, leu2-27, trp1-1, Iys2, ura3 Yeast Geπetic Stock Center) was used for growth studies. Due to the mutations in the gene loci ade 8-18 and ade 2-1, this yeast strain is unable to synthesize adenine itself. This strain therefore needs adenine from the external medium to be able to grow. This adenine is taken up via the yeast purine / cytosine transporter FCY2. However, the strain DM734-284D is also able to grow on medium which contains adenosine instead of adenine, provided that adenosine transport into the yeast cell is mediated by a genetically engineered adenosine transporter. Saccharomyces cerevisiae itself does not have such an adenosine transporter. The strain DM734-284D is therefore suitable as a complementation system for isolating adenosine transporters from various organisms.
Um zu überprüfen, ob PUP1 den Transport von Adenosin vermittelt, wurde der Stamm DM734-284D mit den Konstrukten pDR195PUP1 und pDR195 als Kontrolle (Rentsch et al.,1995, FEBS Lett. 370, 264-368) nach Standardprotokoll zur Hefetransformation transformiert (Dohmen et al., 1991 , Yeast 7, 691-692). Anschließend wurden zur Überprüfung der Transformation die Transformationsansätze auf Minimal-Medium plattiert, welches 150 μM Adenin und die zum Wachstum erforderlichen Aminosäuren Arginin, Leucin, Tryptophan (je 60 mg/l) und Lysin (70 mg/l) enthielt. Als Transformationsmarker diente Uracil. Drei unabhängige positive Klone der Kontrolle und der PUP1 exprimieren- deπ Klone wurden auf Minimal-Medium plattiert, welches statt 150 μM Adenin 150 μM Adenosin enthielt. Bei den PUP1-1 exprimierenden Klone zeigte sich nach drei Tagen deutliches Wachstum, während die mit dem Vektor pDR 195 transformierten Klone kein Wachstum zeigten (siehe Figur 8). Dies zeigt, daß PUP1 den Transport des Nucleosids und Adenin-Derivats Adenosin vermittelt.To check whether PUP1 mediates the transport of adenosine, the strain DM734-284D was transformed with the constructs pDR195PUP1 and pDR195 as a control (Rentsch et al., 1995, FEBS Lett. 370, 264-368) according to the standard protocol for yeast transformation (Dohmen et al., 1991, Yeast 7, 691-692). The transformation approaches were then plated on minimal medium to check the transformation, which contained 150 μM adenine and the amino acids arginine, leucine, tryptophan (each 60 mg / l) and lysine (70 mg / l) required for growth. Uracil served as the transformation marker. Three independent positive clones of the control and the PUP1-expressing clones were plated on minimal medium which contained 150 μM adenosine instead of 150 μM adenine. The clones expressing PUP1-1 showed significant growth after three days, while the clones transformed with the vector pDR 195 showed no growth (see FIG. 8). This shows that PUP1 mediates the transport of the nucleoside and adenine derivative adenosine.
Beispiel 6: PUP1 -vermittelter Transport von Koffein in HefeExample 6: PUP1 -mediated transport of caffeine in yeast
Um zu überprüfen, ob PUP1 den Transport von Koffein vermittelt, wurde die Sensitivtät des Saccharomyces cerev/s/ae-Stammes MG877ura3~ auf Koffein-haltigen Minimal- Medium ermittelt. Koffein wirkt ab bestimmten Konzentrationen auf Hefe toxisch (Bard et al., 1980, J. Bacteriol. 141 , 999-1002), was zu langsameren Wachstum bzw. Tod der Hefen führt. Wenn PUP1 den Transport von Koffein vermittelt, so ist anzunehmen, daß ein Hefe-Stamm, welcher dieses Protein exprimiert, gegenüber Koffein eine höhere Sen- sitivität als der entsprechende Kontrollstamm besitzt, was sich in vermindertem Wachstum äussert.In order to check whether PUP1 mediates the transport of caffeine, the sensitivity of the Saccharomyces cerev / s / ae strain MG877ura3 ~ on caffeine-containing minimal medium was determined. From certain concentrations, caffeine has a toxic effect on yeast (Bard et al., 1980, J. Bacteriol. 141, 999-1002), which leads to slower growth or death of the yeast. If PUP1 mediates the transport of caffeine, it can be assumed that a yeast strain which expresses this protein is more sensitive to caffeine than the corresponding control strain, which manifests itself in reduced growth.
Bei diesem Test wurden verschiedene Koffein-Konzentrationen zwischen 0 bis 1 ,5% Koffein im Minimal-Medium eingesetzt. 16 Stunden in flüssigem Minimalmedium gewachsene Hefe-Klone wurden auf den entsprechenden Platten ausgestrichen und für 6 Tage bei 28°C inkubiert. Dabei zeigte sich, daß PUP1 exprimierende Hefen gegenüber dem Kontrollstamm MG877ura3~ und dem PUP2 exprimierenden Stamm ab der Konzentration von 0,2% Koffein ein deutlich verlangsamtes Wachstum aufwies (siehe Figur 9). Dies muß auf die erhöhte Aufnahme des toxischen Koffeins zurückgeführt werden und zeigt, daß PUP1 den Transport von Koffein vermittelt. Various caffeine concentrations between 0 to 1.5% caffeine in minimal medium were used in this test. Yeast clones grown in liquid minimal medium for 16 hours were streaked on the appropriate plates and incubated for 6 days at 28 ° C. It was found that yeast expressing PUP1 showed a significantly slower growth compared to the control strain MG877ura3 ~ and the PUP2 expressing strain from the concentration of 0.2% caffeine (see FIG. 9). This must be attributed to the increased intake of toxic caffeine and shows that PUP1 mediates the transport of caffeine.

Claims

Patentansprüche claims
1. Nukleinsaure, die für einen pflanzlichen oder tierischen Nukleobasentransporter kodiert, ausgewählt aus:1. Nucleic acid encoding a plant or animal nucleobase transporter selected from:
a) Nukleinsaure, die erhältlich ist durch Komplementierung Nukleobasentransporter- defizienter Wirtszellen mit einer pflanzlichen oder tierischen Genbank und Selektion auf Nukleobasentransporter-positive Wirtszellen;a) nucleic acid which is obtainable by complementing nucleobase transporter-deficient host cells with a plant or animal gene bank and selection for nucleobase transporter-positive host cells;
b) Nukleinsaure mit einer Sequenz, die für ein Protein mit einer Sequenz nach SEQ ID NO 8 oder SEQ ID NO 9 kodiert;b) nucleic acid with a sequence which codes for a protein with a sequence according to SEQ ID NO 8 or SEQ ID NO 9;
c) Nukleinsaure, die mit einer Nukleinsaure nach b) hybridisiert;c) nucleic acid which hybridizes with a nucleic acid according to b);
d) Nukleinsaure, die unter Berücksichtigung der Degeneration des genetischen Codes mit einer Nukleinsaure nach b) oder mit der zu b) komplementären Sequenz hybridisieren würde;d) nucleic acid which, taking into account the degeneration of the genetic code, would hybridize with a nucleic acid according to b) or with the sequence complementary to b);
e) durch Substitution, Addition, Inversion und/oder Deletion einer oder mehrerer Basen erhaltene Derivate einer Nukleinsaure nach a) bis d);e) derivatives of a nucleic acid according to a) to d) obtained by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or more bases;
f) Komplementäre Nukleinsaure zu einer Nukleinsaure nach einer der Gruppen a) bis e);f) complementary nucleic acid to a nucleic acid according to one of groups a) to e);
ausgenommen sind Nukleinsäuren mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5.except for nucleic acids with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5.
2. Nukleinsaure nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie die kodierende Sequenz einer der Sequenzen nach den SEQ ID NO 1 , 2, 6, 7 oder 10 umfaßt oder ein von diesen durch Substitution, Addition, Inversion und/oder Deletion einer oder mehrerer Basen abgeleitetes Derivat.2. Nucleic acid according to claim 1, characterized in that it comprises the coding sequence of one of the sequences according to SEQ ID NO 1, 2, 6, 7 or 10 or one of these by substitution, addition, inversion and / or deletion of one or more Base derived derivative.
3. Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine DNA ist. 3. Nucleic acid according to one of claims 1 or 2, characterized in that it is a DNA.
4. Fragment einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in Antisiπnorientierung zu einem Promoter die Expression eines Nukleobasentransporters in einer Wirtszelle hemmen kann.4. Fragment of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3, characterized in that it can inhibit the expression of a nucleobase transporter in a host cell in anti-orientation to a promoter.
5. Fragment nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens 10 Nukleotide, vorzugsweise mindestens 50 Nukleotide, besonders bevorzugt mindestens 200 Nukleotide umfaßt.5. Fragment according to claim 4, characterized in that it comprises at least 10 nucleotides, preferably at least 50 nucleotides, particularly preferably at least 200 nucleotides.
6. Konstrukt enthaltend eine Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder ein Fragment nach einem der Ansprüche 4 oder 5 unter der Kontrolle von die Expression regulierenden Elementen.6. Construct containing a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 and / or a fragment according to one of claims 4 or 5 under the control of the expression regulating elements.
7. Konstrukt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nukleinsaure bzw. das Fragment in Antisinnorientierung zu dem regulatorischen Element befindet.7. Construct according to claim 6, characterized in that the nucleic acid or the fragment is in the anti-sense orientation to the regulatory element.
8. Konstrukt nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Plasmid vorliegt.8. Construct according to one of claims 6 or 7, characterized in that it is present in a plasmid.
9. Wirtszelle enthaltend eine Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder eine Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder ein Fragment der vorgenannten Nukleinsäuren und/oder ein Konstrukt nach einem der Ansprüche 6 bis 8.9. host cell containing a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 and / or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of the aforementioned nucleic acids and / or a construct according to one of claims 6 to 8 .
10. Wirtszelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Bakterien, Hefezellen, Säugerzellen und Pflanzenzellen ausgewählt wird.10. Host cell according to claim 9, characterized in that it is selected from bacteria, yeast cells, mammalian cells and plant cells.
11. Transgene Pflanze sowie Pflanzenteile und/oder Samen der Pflanze enthaltend eine Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder eine Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder ein Fragment der vorgenannten Nukleinsäuren und/oder ein Konstrukt nach einem der Ansprüche 6 bis 8.11. Transgenic plant and parts of plants and / or seeds of the plant containing a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 and / or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of the aforementioned nucleic acids and / or a construct according to any one of claims 6 to 8.
12. Transgene Pflanze, Pflanzenteil, Wirtszelle und/oder Samen nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Nukleinsaure bzw. das Fragment bzw. das Konstrukt an einer Stelle in das Genoms integriert ist, die nicht seiner natürlichen Position entspricht.12. Transgenic plant, plant part, host cell and / or seed according to one of claims 9 to 11, characterized in that the nucleic acid or the fragment or the construct is integrated into the genome at a location that does not correspond to its natural position.
13. Protein erhältlich durch Expression einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 in einer Wirtszelle.13. Protein obtainable by expression of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 in a host cell.
14. Antikörper, der mit einem Protein nach Anspruch 13 reagiert.14. Antibody that reacts with a protein according to claim 13.
15. Verfahren zum Herstellen einer transgenen Pflanze, das die folgenden Schritte umfaßt:15. A method for producing a transgenic plant, comprising the following steps:
- Einbringen einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder eines Fragments dieser Nukleinsäuren in eine Pflanzenzelle; undIntroducing a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of these nucleic acids into a plant cell; and
- Regenerieren einer Pflanze aus der transformierten Pflanzenzelle.- Regeneration of a plant from the transformed plant cell.
16. Verfahren zum Beeinflussen der Nukleobasentransportereigenschaften einer Pflanze, eines Pflanzenteils, einer Pflanzenzelle und/oder von Samen, das den Schritt umfaßt:16. A method for influencing the nucleobase transporter properties of a plant, a plant part, a plant cell and / or seeds, which comprises the step:
- Einbringen einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 und/oder eines Fragments dieser Nukleinsäuren in eine Pflanzenzelle und/oder eine Pflanze.- Introducing a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 and / or a fragment of these nucleic acids in a plant cell and / or a plant.
17. Verwendung einer Pflanzenzelle nach Anspruch 10 zur Regeneration und Herstellung ganzer Pflanzen.17. Use of a plant cell according to claim 10 for the regeneration and production of whole plants.
18. Verwendung einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 zur Isolierung homologer Sequenzen aus Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Tieren und/oder Menschen. 18. Use of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 for the isolation of homologous sequences from bacteria, fungi, plants, animals and / or humans.
19. Verwendung einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 zur Expression eines Nukleobasentransporters in pro- und/oder eukaryontischen Zellen.19. Use of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 for the expression of a nucleobase transporter in pro- and / or eukaryotic cells.
20. Verwendung einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 unter der Kontrolle eines regulatorischen Elements in Antisinnorientierung zur Hemmung der Expression eines endogenen Nukleobasentransporters in pro- und/oder eukaryontischen Zellen.20. Use of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 under the control of a regulatory element in antisense orientation to inhibit the expression of an endogenous nucleobase transporter in pro- and / or eukaryotic cells .
21. Verwendung einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 zur Herstellung trans- gener Nutzpflanzen.21. Use of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 for the production of transgenic useful plants.
22. Verwendung einer Nukleinsaure nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einer Nukleinsaure mit einer Sequenz nach einer der SEQ ID NO 3 bis 5 zur Identifizierung von Inhibitoren des Nukleobasentransports. 22. Use of a nucleic acid according to one of claims 1 to 3 or a nucleic acid with a sequence according to one of SEQ ID NO 3 to 5 for the identification of inhibitors of nucleobase transport.
EP00907590A 1999-02-19 2000-02-21 Nucleic acids that code for a nucleobase transporter Withdrawn EP1153132A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19907209A DE19907209A1 (en) 1999-02-19 1999-02-19 Nucleic acid, useful for producing transgenic plants with altered nucleobase transport, encodes a nucleobase transporter protein of Arabidopsis thaliana
DE19907209 1999-02-19
PCT/EP2000/001397 WO2000049152A1 (en) 1999-02-19 2000-02-21 Nucleic acids that code for a nucleobase transporter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1153132A1 true EP1153132A1 (en) 2001-11-14

Family

ID=7898197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00907590A Withdrawn EP1153132A1 (en) 1999-02-19 2000-02-21 Nucleic acids that code for a nucleobase transporter

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7179954B1 (en)
EP (1) EP1153132A1 (en)
AU (1) AU2912800A (en)
DE (1) DE19907209A1 (en)
WO (1) WO2000049152A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4222315A1 (en) * 1992-07-05 1994-01-13 Inst Genbiologische Forschung DNA sequences for amino acid transporters, plasmids, bacteria, yeasts and plants containing a transporter
AU5775698A (en) 1996-12-30 1998-07-31 Governors Of The University Of Alberta, The Mammalian equilibrative nucleoside transporters
US6551796B1 (en) * 1997-12-31 2003-04-22 Mount Sinai School Of Medicine Nucleic acid encoding urate transporter and methods of use thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0049152A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US7179954B1 (en) 2007-02-20
WO2000049152A1 (en) 2000-08-24
DE19907209A1 (en) 2000-08-24
AU2912800A (en) 2000-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69920879T2 (en) CONSTITUTIVE MAIZE PROMOTERS
DE69333079T2 (en) EXPRESSION CASSETTE AND PLASMIDE FOR AN EXPRESSION SPECIFIC FOR CLOSURE CELLS AND THEIR USE FOR INTRODUCTION TO TRANSGENIC PLANT CELLS AND PLANTS
EP0375092A1 (en) Potato tuber specific transcriptional regulation
JP2003204786A (en) Proliferation and growth of plant cell
DE4004800A1 (en) HABITUS AND YIELD CHANGED TRANSGENIC PLANTS
DE4220759A1 (en) DNA sequences for oligosaccharide transporters, plasmids, bacteria and plants containing a transporter as well as methods for the production and transformation of yeast strains to identify the transporter
DE4035756A1 (en) NEW PLASMIDES FOR THE PRODUCTION OF TRANSGENIC PLANTS MODIFIED IN HABITUS AND YIELD
EP3129394B1 (en) Tonoplast proton/sugar antiporter proteins and the use thereof to increase the saccharose concentration in a saccharose storage organ of plants
DE69432988T2 (en) FOR DNA SEQUENCES ENCODING AMMONIUM TRANSPORTERS AND PLASMIDES, BACTERIA, YEARS AND PLANT CELLS THEREOF
DE4222315A1 (en) DNA sequences for amino acid transporters, plasmids, bacteria, yeasts and plants containing a transporter
EP1153132A1 (en) Nucleic acids that code for a nucleobase transporter
EP1307561B1 (en) Nucleic acids, with the aid of which plants having an altered metabolite content can be produced
EP1346054B1 (en) Nucleic acids coding for vacuolar invertases, vegetal cells and plants containing said nucleic acids and the use thereof
EP1270587A1 (en) Transporter proteins for oxoderivatives of nitrogen-containing heterocyclic compounds and coding nucleic acids
EP1070120A1 (en) Amp deaminase
AT409962B (en) PROTEIN ATSRP30 WITH A SPLICE FACTOR ACTIVITY IN PLANTS
EP0927246A2 (en) Adenylosuccinate synthetase
WO2001073086A2 (en) Method for genetically modifying a plant
DE19907598A1 (en) New DNA encoding plant FK506-binding protein analog useful for producing transgenic plants with altered architecture and for studying immunosuppressants
DE19732926C2 (en) DNA sequences encoding a glucose-6-phosphate-phosphate translocator, as well as plasmids, bacteria, yeasts and plants containing this transporter
EP1259623B1 (en) Aspartate carbamyltransferase as herbicidal target
DE10050233A1 (en) Process for the genetic modification of a plant
DE19949000A1 (en) PRPP amidotransferase from plants
WO2001046233A1 (en) Receptor-like protein kinases from nicotiana tabacum
EP1135499A1 (en) Dna sequences which code a glucose-translocator, plasmids, bacteria, yeasts and plants containing this translocator

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20010912

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SYMPORE GMBH

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: FROMMER, WOLF BERND

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20081129