ES2238697T3 - Secuencias de adn que codifican una cinamoil coa-reductasa, y sus aplicaciones en el campo de la regulacion de los contenidos de ligninas en las plantas. - Google Patents

Secuencias de adn que codifican una cinamoil coa-reductasa, y sus aplicaciones en el campo de la regulacion de los contenidos de ligninas en las plantas.

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ES2238697T3 ES96933482T ES96933482T ES2238697T3 ES 2238697 T3 ES2238697 T3 ES 2238697T3 ES 96933482 T ES96933482 T ES 96933482T ES 96933482 T ES96933482 T ES 96933482T ES 2238697 T3 ES2238697 T3 ES 2238697T3
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A CUALQUIER SECUENCIA DE ADN QUE COMPRENDA, COMO REGION CODIFICANTE, LA TOTALIDAD O PARTE DE LA SECUENCIA NUCLEOTIDICA QUE CODIFICA PARA UN ARNM CODIFICANTE PARA UNA CINNAMOIL COA REDUCTASA (CCR) EN LA ALFALFA O EN EL MAIZ, O LA TOTALIDAD O PARTE DE LA SECUENCIA NUCLEOTIDICA COMPLEMENTARIA DE ESTAS ULTIMAS Y QUE CODIFICA PARA UN ARNM ANTISENTIDO SUSCEPTIBLE DE HIBRIDACION CON EL ARNM MENCIONADO. LA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN A LA UTILIZACION DE LAS MENCIONADAS SECUENCIAS PARA LA APLICACION DE PROCEDIMIENTOS DE REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE LIGNINAS EN LAS PLANTAS.

Description

Secuencias de ADN que codifican una cinamoil CoA-reductasa, y sus aplicaciones en el campo de la regulación de los contenidos de ligninas en las plantas.
La presente invención tiene por objeto la utilización de secuencias de ADN que codifican una cinamoil CoA-reductasa (CCR) en las plantas, o de cualquier fragmento de estas secuencias, o también de cualquier secuencia que deriva de estas últimas, o de sus secuencias complementarias, en el ámbito de la realización de procedimientos para la regulación del porcentaje de lignina en las plantas.
La lignina es un polímero aromático heterogéneo complejo que impermeabiliza y refuerza las paredes de ciertas células de las plantas.
La lignina se forma mediante polimerización de radicales libres que derivan de monolignoles tales como los alcoholes p-cumarílicos, coniferílicos y sinapílicos (Higuchi, 1985, en Biosynthesis and degradation of wood components (T. Higuchi, ed.), Academic Press, Orlando, FL, p. 141-160).
Las ligninas presentan una gran variación en su contenido en relación con los monolignoles, en función de las especies, y de los diferentes tejidos en una misma planta.
Esta variación se debe y se controla probablemente por las diferentes actividades y especificidades de los sustratos, las enzimas necesarias para la biosíntesis de los monómeros de la lignina (Higuchi, 1985, susodicho).
Más allá de su papel en la estructura y el desarrollo de las plantas, la lignina representa un componente principal de la biomasa terrestre, y supone una gran importancia económica y ecológica (Brown, 1985, J. Appl. Biochem. 7, 371-387; Whetten y Sederoff, 1991, Forest Ecology and Management, 43, 301-316).
Con respecto a la explotación de la biomasa, conviene ante todo señalar que la lignina es un factor limitante de la digestibilidad y del rendimiento nutricional de las plantas forrajeras. En efecto, se demuestra claramente que la digestibilidad de las plantas forrajeras por los rumiantes es inversamente proporcional al contenido de ligninas de estas plantas, siendo igualmente la naturaleza de las ligninas un factor determinante de este fenómeno (Buxton y Roussel, 1988, Crop. Sci., 28, 553-558; Jung y Vogel, 1986, J. Anim., Sci., 62, 1703-1712).
Entre las principales plantas forrajeras en las que sería interesante disminuir los contenidos de ligninas, se pueden citar: alfalfa, festuca, maíz, forraje utilizado en ensilado, etc.
Se señala igualmente que los contenidos elevados de ligninas son responsables en parte de la calidad limitada de las tortas de girasol destinadas a la alimentación del ganado, y de la disminución de las capacidades de germinación de ciertas semillas en el campo de la horticultura.
Se puede subrayar igualmente que la lignificación intensa que se produce durante la conservación de los componentes vegetales, después de la cosecha, hace rápidamente impropios para el consumo productos tales como el espárrago, el ñame, las zanahorias, etc.
Por otra parte, es conveniente igualmente señalar que se extraen más de 50 millones de toneladas de ligninas de la materia leñosa, cada año, en el campo de la producción de pasta de papel en la industria papelera. Esta operación de extracción, necesaria para la obtención de la celulosa, es energéticamente costosa y secundariamente contaminante a través de los compuestos químicos utilizados para la extracción, y que se reencuentran en el medioambiente (Dean y Eriksson, 1992, Holzforshung, 46, 135-147; Whetten y Sederoff, 1991, susodicho).
Reducir las proporciones de ligninas (que, según las especies, representan de 20 a 30% de la materia seca) en unos pocos porcentajes (2 a 5%) representaría una ganancia de rendimiento, un ahorro sustancial (productos químicos), y contribuiría a la mejora del medioambiente (disminución de contaminaciones). Dada la magnitud de uso de la materia leñosa, estas resultados tendrían repercusiones extremadamente importantes. En este caso, las especies implicadas podrían ser el álamo, el eucalipto, el Acacia mangium, el género Casuarina y el conjunto de las angiospermas y gimnospermas utilizados para la producción de pasta para papel.
Obviamente, en los dos campos considerados, la reducción de los porcentajes de ligninas se debe moderar para conservar a la planta (o al árbol) sus características de rigidez y su arquitectura normal, puesto que las ligninas que refuerzan las paredes celulares tienen un papel importante en el mantenimiento del aspecto recto de los vegetales.
Las variaciones naturales en los contenidos de ligninas observadas en la naturaleza para una misma especie (pudiendo ser la diferencia hasta 6-8% de la masa seca entre individuos) permiten las reducciones sugeridas más arriba.
La resistencia a la degradación de la lignina, al igual que las dificultades que se encuentran en el ámbito de su extracción, se debe probablemente a la estructura compleja de este polímero, constituido por enlaces éter y carbono-carbono entre los monómeros, así como a los numerosos enlaces químicos que existen entre la lignina y otros componentes de la pared celular (Sarkanen y Ludwig, 1971, en Lignins: Occurrence, Formation, Structure and Reactions (K. V. Sarkanen y C.H. Kudwig eds.) Nueva York: Wiley - Interscience, p. 1-18).
Partiendo de las cinamoil CoA, la biosíntesis de las ligninas en las plantas se efectúa de la manera siguiente:
1
Un enfoque, por vía genética, para intentar reducir el porcentaje de ligninas en las plantas, consistiría en inhibir la síntesis de una de las enzimas de la cadena de la biosíntesis de estas ligninas indicadas aquí arriba.
Una técnica particularmente apropiada en el ámbito de tal enfoque es la del uso de ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica estas enzimas, y en consecuencia, impedir, por lo menos parcialmente, la producción de estas enzimas a partir su ARNm correspondiente.
Tal estrategia antisentido, realizada con la ayuda del gen que codifica la CAD en la planta del tabaco, ha sido el objeto de la solicitud de patente europea nº 584.117, que describe la utilización de ARNm antisentido susceptible de inhibir la producción de ligninas en las plantas, al hibridarse con el ARNm que codifica la CAD en estas plantas.
Los resultados al nivel de las plantas así transformadas demuestran una reducción de la actividad de la CAD, pero paradójicamente los contenidos de ligninas no muestran ninguna evolución. Estudios complementarios indican que las ligninas de plantas transformadas son diferentes de las ligninas del control, porque los aldehídos cinamílicos se incorporan directamente en el polímero de lignina.
Uno de los objetivos de la presente invención es precisamente el de proporcionar un procedimiento que permite regular eficazmente los contenidos de ligninas en las plantas, bien en el sentido de una disminución sensible de estos contenidos con respecto a los contenidos normales en las plantas, o bien en el sentido de un aumento de estos contenidos.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar las herramientas para la realización de tal procedimiento, y más particularmente de las construcciones utilizables para la transformación de plantas.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar plantas transformadas genéticamente, especialmente plantas forrajeras susceptibles de ser digeridas mejor que las plantas no transformadas, o también plantas o árboles transformados para la producción de pasta de papel, a partir de los cuales se facilitaría la extracción de las ligninas, y sería menos contaminante que en el caso de árboles no transformados.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar plantas transformadas más resistentes a las ataques del medioambiente, especialmente a las ataques parasitarios, que las plantas no transformadas; o también plantas transformadas de tamaño más grande, o de tamaño más pequeño (que las plantas no transformadas).
La presente invención tiene por objeto el uso de secuencias nucleotídicas recombinantes que contienen una (o varias) regiones codificantes, estando constituida estas regiones codificantes de una secuencia nucleotídica elegida entre las siguientes:
-
la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1, que codifica un ARNm, codificando este mismo ARNm la cinamoil CoA-reductasa (CCR) de alfalfa, representada por SEC ID nº 2,
-
la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 3, que codifica un ARNm, codificando este mismo ARNm la CCR de maíz representada por SEC ID nº 4,
-
un fragmento de la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1, o de la representada por SEC ID nº 3, codificando este fragmento un fragmento de la CCR representada por SEC ID nº 2 o un fragmento de la CCR representada por SEC ID nº 3, respectivamente, presentando este fragmento de CCR una actividad enzimática equivalente a la de las dos CCR susodichas,
-
la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, codificando esta secuencia complementaria un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm codificado por las secuencias SEC ID nº 1 y SEC ID nº 3, respectivamente,
-
un fragmento de la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, codificando este fragmento de secuencia un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2, o con el ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 4, respectivamente,
-
la secuencia nucleotídica que deriva de la secuencia representada por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, especialmente por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2 o SEC ID nº 4, respectivamente, o un fragmento o una proteína que deriva de estas últimas, presentando este fragmento o proteína derivada una actividad enzimática equivalente a la de dichas CCR en las plantas,
-
la secuencia nucleotídica que deriva de la secuencia nucleotídica complementaria susodicha, o del fragmento de esta secuencia complementaria tal como se describe aquí arriba, por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con uno de los ARNm susodichos,
para la transformación de células vegetales con vistas a la obtención de plantas transgénicas en las que la biosíntesis de las ligninas se regula en el sentido de un aumento o bien en el sentido de una disminución de los contenidos de ligninas producidas, con respecto a los contenidos normales de ligninas producidas en las plantas, y/o en el sentido de una modificación de la composición de las ligninas producidas por dichas plantas transgénicas, con respecto a las ligninas producidas en las plantas no transformadas, especialmente mediante realización de uno de los procedimientos, descritos a continuación, para regular la cantidad de lignina en las plantas.
Por "secuencia nucleotídica derivada", en lo anterior y en lo siguiente, se entiende cualquier secuencia que presenta por lo menos aproximadamente 50% (preferentemente por lo menos 70%) de nucleótidos homólogos a los de la secuencia de la cual deriva.
Por "proteína derivada", en lo anterior y en lo siguiente, se entiende cualquier proteína que presenta por lo menos aproximadamente 50% (preferentemente por lo menos 70%) de aminoácidos homólogos a los de la proteína de la cual deriva.
La presente invención tiene más particularmente por objeto cualquier secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante:
-
la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1, que codifica un ARNm, codificando este mismo ARNm la CCR representada por SEC ID nº 2, o
-
un fragmento de la secuencia nucleotídica susodicha, codificando este fragmento un fragmento de la CCR representada por SEC ID nº 2, presentando este fragmento de CCR una actividad enzimática equivalente a la de la CCR susodicha, o
-
cualquier secuencia nucleotídica que deriva de la secuencia representada por SEC ID nº 1 susodicha, o de un fragmento tal como se describe aquí anteriormente de esta secuencia, especialmente por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2, o una proteína que deriva de esta última y que presenta una actividad enzimática equivalente a la de dicha CCR en las plantas.
La presente invención tiene más particularmente por objeto cualquier secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante:
-
la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 3, que codifica ARNm, codificando este mismo ARNm la CCR representada por SEC ID nº 4, o
-
un fragmento de la secuencia nucleotídica susodicha, codificando este fragmento un fragmento de la CCR representada por SEC ID nº 4, presentando este fragmento de CCR una actividad enzimática equivalente a la de la CCR susodicha, o
-
cualquier secuencia nucleotídica que deriva de la secuencia representada por SEC ID nº 3, susodicha, o de un fragmento tal como se describe aquí arriba de esta secuencia, especialmente por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 4, o una proteína que deriva de esta última y que presenta una actividad enzimática equivalente a la de dicha CCR en las plantas.
Por proteína que presenta una actividad enzimática equivalente a la de las CCR presentes en las plantas, y más particularmente de las CCR representadas por SEC ID nº 2 y SEC ID nº 4, se entiende cualquier proteína que posea una actividad CCR tal como se mide según el método de Luderitz y Grisebach publicado en Eur. J. Biochem. (1981), 119: 115-127.
A título ilustrativo, este método se realiza mediante medida espectrofotométrica de la actividad reductora de la proteína (CCR o derivada), siguiendo la desaparición de las cinamoil CoA a 366 nm. La reacción se desarrolla a 30ºC, durante 2 a 10 minutos. La composición del medio de reacción es la siguiente: tampón fosfato de 100 mM, pH 6,25, 0,1 mM NADPH, 70 \muM feruloil-CoA, 5 a 100 \mul de extracto enzimático en un volumen total de 500 \mul.
La invención tiene igualmente por objeto cualquier secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante:
-
la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1, codificando esta secuencia complementaria un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2, a saber, el ARNm codificado por la secuencia representada por SEC ID nº 1, o codificado por una secuencia que deriva de esta última, tal como se define aquí arriba, o
-
un fragmento de la secuencia complementaria susodicha, codificando este fragmento de secuencia un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2, tal como se define aquí arriba, o
-
cualquier secuencia nucleotídica que deriva de la secuencia complementaria susodicha, o del fragmento de esta secuencia complementaria tal como se describe aquí arriba, especialmente por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm susodicho.
La presente invención tiene más particularmente por objeto cualquier secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante:
-
la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 3, codificando esta secuencia complementaria un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 4, a saber, el ARNm codificado por la secuencia representada por SEC ID nº 3, o codificado por una secuencia que deriva de esta última, tal como se define aquí arriba, o
-
un fragmento de la secuencia complementaria susodicha, codificando este fragmento de secuencia un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 4, tal como se define aquí arriba, o
-
cualquier secuencia nucleotídica que deriva de la secuencia complementaria susodicha, o del fragmento de esta secuencia complementaria tal como se describe aquí arriba, especialmente por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm susodicho.
Está claro que las secuencias representadas por SEC ID nº 1 y SEC ID nº 3, las secuencias complementarias, las secuencias derivadas y los fragmentos de secuencias de la invención mencionados aquí arriba, se deben de considerar como representados en el sentido 5'\rightarrow3'.
Así, el primer nucleótido de una secuencia complementaria en el sentido 5'\rightarrow3' tal como se describe aquí arriba, es el complemento del último nucleótido de la secuencia en el sentido 5'\rightarrow3' que codifica una CCR (o un fragmento de CCR o una proteína derivada); el segundo nucleótido de esta secuencia complementaria es el complemento del penúltimo nucleótido de la secuencia que codifica una CCR; y así en lo sucesivo, hasta el último nucleótido de dicha secuencia complementaria, que es el complemento del primer nucleótido de la secuencia que codifica una CCR.
El ARNm codificado por la secuencia complementaria susodicha es tal que, cuando este ARNm se representa en el sentido 5'\rightarrow3', su primer nucleótido corresponde al último nucleótido de la secuencia que codifica una CCR, y por lo tanto se híbrida con el último nucleótido del ARNm codificado por esta última, mientras que su último nucleótido corresponde al primer nucleótido de la secuencia que codifica una CCR, y por lo tanto se híbrida con el primer nucleótido del ARNm codificado por esta última.
Así, se entiende por ARNm antisentido, en lo anterior y en lo siguiente, cualquier ARNm codificado por la susodicha secuencia complementaria y representado en el sentido inverso (3'\rightarrow5') del sentido en el que se representa el ARNm codificado por la secuencia que codifica una CCR (o fragmento de CCR o proteína derivada), siendo también este último ARNm denominado ARNm sentido (5'\rightarrow3').
El término de ARN antisentido se refiere por lo tanto a una secuencia de ARN complementaria de la secuencia de bases del ARN mensajero, debiéndose comprender el término complementario en el sentido de que cada base (o una mayoría de las bases) de la secuencia antisentido (leída en el sentido 3'\rightarrow5') es capaz de emparejarse con las bases correspondientes (G con C, A con U) del ARN mensajero (secuencia leída en el sentido 5'\rightarrow3').
La estrategia de los ARN antisentido, en el ámbito de la presente invención, es un enfoque molecular particularmente adaptado con el objetivo de modular los porcentajes de ligninas en las plantas. El ARN antisentido es un ARN producido mediante transcripción de la hebra de ADN no codificante (hebra no sentido).
Esta estrategia antisentido se describe más particularmente en la patente europea nº 240.208.
Se piensa que la inhibición de la síntesis de una proteína según la estrategia antisentido, en este caso de la CCR, es la consecuencia de la formación de un par entre los dos ARN complementarios (sentido y antisentido), impidiendo así la producción de la proteína. Sin embargo, el mecanismo sigue siendo oscuro. El complejo ARN-ARN puede interferir con una transcripción posterior, o bien con la maduración, el transporte o la traducción, o también puede conducir a una degradación del ARNm.
Es posible igualmente una combinación de estos efectos.
La invención se refiere igualmente a cualquier ARNm codificado por una secuencia de ADN según la invención, y más particularmente:
-
el ARNm codificado por la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 1, o codificado por un fragmento o una secuencia derivada, tales como se definen aquí arriba, siendo dicho ARNm susceptible de codificar la CCR presente en la alfalfa, tal como se representa por SEC ID nº 2, o un fragmento de esta CCR o una proteína derivada, tales como se definen aquí arriba,
-
el ARNm codificado por la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 3, o codificado por un fragmento o una secuencia derivada tales como se describen aquí arriba, siendo dicho ARNm susceptible de codificar la CCR presente en el maíz, tal como se representa por SEC ID nº 4, o un fragmento de esta CCR o una proteína derivada, tales como se describen aquí arriba.
La invención tiene igualmente por objeto cualquier ARNm antisentido, tal como se define aquí arriba, caracterizado porque comprende nucleótidos complementarios de la totalidad o de sólo una parte de los nucleótidos que constituyen un ARNm tal como se describe aquí arriba según la invención, siendo dicho ARNm antisentido susceptible de hibridarse (o de emparejarse) con este último.
Con este fin, la invención se refiere más particularmente a los ARNm antisentido codificados por secuencias de ADN según la invención, que comprenden por lo menos una región de 50 bases homólogas a las de una región de las secuencias complementarias de las secuencias de ADN susodichas de la invención.
No hay límite superior de tamaño para las secuencias de ADN que codifican un ARN antisentido según la invención; pueden ser tan largas como las del mensajero normalmente producido en las células, o de hecho tan largas como la secuencia de ADN genómico que codifica el ARNm de la CCR.
Ventajosamente, tales secuencias de ADN que codifican un ARN antisentido según la invención comprenden entre aproximadamente 100 y aproximadamente 1000 pares de bases.
La invención tiene más particularmente por objeto cualquier secuencia antisentido que comprende uno (o varios) ARNm antisentido tal(es) como se describe(n) aquí arriba, o fragmento(s) de este(estos) ARNm antisentido, y una (o varias) secuencia(s) que corresponden a uno (o varios) dominio(s) catalítico(s) de una ribozima.
Con este fin, la invención se refiere más particularmente a cualquier secuencia antisentido tal como se describe aquí arriba, que comprende el dominio catalítico de una ribozima flanqueado a ambos lados por brazos de aproximadamente 8 bases complementarias de las secuencias que bordean un motivo GUX (X representando C, U o A) comprendidas en uno de los ARNm de la invención descritos aquí arriba (también denominados ARN dianas) (Haseloff J., y Gerlach W. L., 1988, Nature, 334: 585-591).
La invención se refiere igualmente a cualquier secuencia de ADN susceptible de codificar una secuencia antisentido, tal como se describe aquí arriba, que comprende por lo menos un dominio catalítico de una ribozima enlazado a uno o varios ARNm antisentido de la invención, o fragmento(s) de ARNm antisentido (ventajosamente, fragmentos de aproximadamente 8 bases, tales como se describen aquí arriba).
La invención tiene más particularmente por objeto:
-
cualquier ARNm antisentido, tal como se describe aquí arriba, caracterizado porque es codificado por la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1, siendo dicho ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm codificado por la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 1,
-
cualquier ARNm antisentido, tal como se describe aquí arriba, caracterizado porque es codificado por la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 3, siendo dicho ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm codificado por la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 3.
La invención se refiere igualmente a los polipéptidos recombinantes codificados por las secuencias de ADN de la invención, presentando dichos polipéptidos recombinantes una actividad enzimática equivalente a la de las CCR en las plantas, y más particularmente las CCR recombinantes codificadas por las secuencias representadas por SEC ID nº 1 y SEC ID nº 3, o por secuencias que derivan de estas últimas según la invención.
La invención tiene más particularmente por objeto los polipéptidos recombinantes, y especialmente las CCR recombinantes, tales como los obtenidos mediante transformación de células vegetales integrando de manera estable en su genoma una secuencia nucleotídica recombinante tal como se define en lo siguiente, que contiene una secuencia de ADN según la invención, especialmente con la ayuda de un vector tal como se describe a continuación.
Por la expresión "polipéptidos recombinantes", se entiende cualquier molécula que posee una cadena polipeptídica susceptible de ser producida mediante ingeniería genética, por medio de una fase de transcripción del ADN del gen correspondiente, lo que lleva a la obtención de ARN que, a continuación, se transforma en ARNm (mediante supresión de los intrones), siendo después este último traducido por los ribosomas, en forma de proteínas, efectuándose el conjunto bajo control de los elementos de regulación apropiados, en el interior de una célula hospedante. En consecuencia, la expresión "polipéptidos recombinantes" utilizada no excluye la posibilidad de que dichos polipéptidos comprendan otros agrupamientos, tales como los agrupamientos glicosilados.
Por supuesto, el término "recombinante" indica que el polipéptido se ha producido mediante ingeniería genética, porque resulta de la expresión, en un hospedante celular apropiado, de la secuencia nucleotídica correspondiente que se ha introducido anteriormente en un vector de expresión utilizado para transformar dicho hospedante celular. Sin embargo, este término "recombinante" no excluye la posibilidad de que el polipéptido se produzca mediante un procedimiento diferente, por ejemplo mediante síntesis química clásica según los métodos conocidos utilizados para la síntesis de proteínas, o mediante ruptura proteolítica de moléculas de mayor tamaño.
La invención se refiere más particularmente a la CCR tal como se presenta en las células de alfalfa y representada por SEC ID nº 2, o la CCR tal como se presenta en las células de maíz y representada por SEC ID nº 4, siendo dichas CCR las obtenidas en forma esencialmente pura, mediante extracción y purificación, a partir de alfalfa o de maíz, o cualquier proteína derivada de estas últimas, especialmente por adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios aminoácidos, o cualquier fragmento que proviene de dichas CCR o de sus secuencias derivadas, siendo dichos fragmentos y secuencias derivadas susceptibles de tener una actividad enzimática equivalente a la de las CCR susodichas.
La invención tiene igualmente por objeto las secuencias nucleotídicas que codifican la CCR representada por SEC ID nº 2 o SEC ID nº 4, o cualquier secuencia derivada o fragmento de estas últimas, tales como se definen aquí arriba, estando dichas secuencias nucleotídicas caracterizadas porque corresponden a todo o parte de las secuencias representadas por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, respectivamente, o a cualquier secuencia derivada de estas últimas mediante degeneración del código genético, y siendo sin embargo susceptibles de codificar las CCR o secuencia derivada o fragmento de estas últimas, tales como se definen aquí arriba.
La invención se refiere igualmente a los complejos formados entre los ARNm antisentido, tales como se describen aquí arriba, y los ARNm según la invención, susceptibles de codificar todo o parte de una CCR en las plantas.
La invención tiene más particularmente por objeto el complejo formado entre el ARNm codificado por la secuencia SEC ID nº 1 y el ARNm antisentido codificado por la secuencia complementaria de la secuencia SEC ID nº 1, así como el complejo formado entre el ARNm codificado por la secuencia SEC ID nº 3 y el ARNm antisentido codificado por la secuencia complementaria de la secuencia SEC ID nº 3.
La invención tiene más particularmente por objeto cualquier secuencia nucleotídica recombinante (o ADN recombinante), caracterizada porque comprende por lo menos una secuencia de ADN según la invención, elegida entre las descritas aquí arriba, siendo dicha secuencia de ADN insertada en una secuencia heteróloga.
La invención se refiere más particularmente a cualquier secuencia nucleotídica recombinante tal como se describe aquí arriba, que comprende, como región codificante, la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1, o por SEC ID nº 3, o cualquier fragmento o una secuencia nucleotídica derivada de estas últimas, tales como se definen aquí arriba, siendo dichas secuencias nucleotídicas o dicho fragmento insertados en una secuencia heteróloga, y siendo susceptibles de codificar la CCR representada por SEC ID nº 2, o por SEC ID nº 4, respectivamente, o un fragmento de estas CCR, o una proteína derivada de estas últimas, tales como se definen aquí arriba.
La invención se refiere más particularmente aún a cualquier secuencia nucleotídica recombinante que comprende, como región codificante, una secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1, o por SEC ID nº 3, o cualquier fragmento o cualquier secuencia nucleotídica derivada de esta secuencia complementaria, tales como se definen aquí arriba, siendo dichas secuencias complementarias o dicho fragmento insertados en una secuencia heteróloga, y siendo susceptibles de codificar un ARNm antisentido capaz de hibridarse con todo o parte del ARNm que codifica una CCR en las plantas, y más particularmente con todo o parte del ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2, o por SEC ID nº 4.
Los ADN recombinantes según la invención se caracterizan aún más porque comprenden los elementos necesarios para regular la expresión de la secuencia nucleotídica que codifica una CCR, o de su secuencia complementaria que codifica un ARNm antisentido según la invención, especialmente un promotor y un terminador de la transcripción de estas secuencias.
Entre los diferentes promotores susceptibles de ser utilizados en las construcciones de ADN recombinantes según la invención, se pueden citar:
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el promotor endógeno que controla la expresión de la CCR en la planta, especialmente el promotor situado en dirección 5' de la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 5 que codifica, en el eucalipto, la CCR representada por SEC ID nº 6, o
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promotores de tipo constitutivo con fuerte expresión, ejemplos: ^{35}S CAMV (descrito en Benfey et al. (1990), EMBO J., 9 (6), 1677-1684), EF1\alpha (promotor del gen de un factor de alargamiento en la síntesis proteica, descrito por Curie et al. (1991), Nucl. Acids. Res., 19, 1305-1310),
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promotores de tipo específico con expresión particular en tejidos individuales, ejemplos: promotor CAD (descrito por Feuillet C. (1993), tesis de la Universidad de Toulouse III), promotor GRP 1-8 (descrito por Keller y Baumgartner, (1991), Plant Cell., 3, 1051-1061) con expresión en tejidos vasculares específicos.
La invención se refiere igualmente a cualquier secuencia nucleotídica recombinante tal como se describe aquí arriba, y que comprende igualmente como región codificante por lo menos una secuencia nucleotídica que codifica todo o parte de un ARNm que codifica una enzima distinta a la CCR, que se encuentra implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente el ARNm que codifica el alcohol cinamílico deshidrogenasa (CAD), o que comprende igualmente como región codificante por lo menos una secuencia nucleotídica que codifica todo o parte de un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm susodicho, especialmente con el ARNm que codifica la CAD.
Las secuencias nucleotídicas recombinantes susodichas de la invención se obtienen ventajosamente a partir de vectores en los que se insertan las secuencias de ADN que codifican una enzima necesaria para la biosíntesis de las ligninas en las plantas.
Los vectores susodichos se digieren con la ayuda de enzimas de restricción apropiadas, a fin de recuperar dichas secuencias de ADN que están insertadas en ellos.
Después, estas secuencias se insertan en dirección 3' de un promotor apropiado, y en dirección 5' de un terminador apropiado de la expresión, en el seno de los ADN recombinantes según la invención.
La invención se refiere más particularmente a los ADN recombinantes que comprenden la secuencia representada por SEC ID nº 1 o la representada por SEC ID nº 3, tales como se obtienen mediante digestión de los vectores susodichos, recuperación de la secuencia de ADN de la invención, e inserción de esta última en el sentido 5'\rightarrow3', en el seno de una secuencia de ADN heteróloga que comprende un promotor y un terminador de la expresión de dicha secuencia.
La invención tiene igual y más particularmente por objeto los ADN recombinantes que comprenden la secuencia complementaria de la secuencia representada por SEC ID nº 1, o de la representada por SEC ID nº 3, tales como se obtienen mediante digestión de los vectores susodichos, recuperación de la secuencia de ADN de la invención, e inserción de esta última en sentido inverso, es decir, en el sentido 3'\rightarrow5', en el seno de una secuencia de ADN heteróloga que comprende un promotor y un terminador de la expresión de la secuencia complementaria.
A título de ejemplo de terminador utilizable en tales construcciones, se puede citar el extremo 3' del gen de la nopalina sintasa de Agrobacterium tumefaciens.
Así, de manera general, las secuencias nucleotídicas recombinantes según la invención, que contienen una secuencia de ADN que codifica una CCR (o fragmento de CCR o proteína derivada), y/u otras enzimas necesarias para la biosíntesis de las ligninas, se obtienen por recuperación de dicha secuencia de ADN a partir de los vectores susodichos, e inserción de esta secuencia en la secuencia heteróloga, mientras que las secuencias nucleotídicas recombinantes, que contienen una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido según la invención, se obtienen por recuperación de la secuencia de ADN susodicha e inserción en sentido contrario de esta última en dicha secuencia heteróloga.
A título ilustrativo, se puede utilizar todo o parte del ADN complementario (ADNc), representado por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, para la construcción de los ADN recombinantes susodichos, o bien todo o parte del clon genómico que corresponde a una CCR (que corresponde a los ADNc susodichos + eventuales intrones). Este clon genómico se puede obtener utilizando los ADNc como sondas para cribar un banco genómico, siendo este último obtenido siguiendo el método descrito por Sambrook, Fritsch y Maniatis, Molecular Cloning Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory Press, 1989.
La invención tiene igualmente por objeto cualquier vector recombinante, utilizable para la transformación de plantas, caracterizado porque comprende una secuencia nucleotídica recombinante elegida entre las descritas aquí arriba, según la invención, integrada en uno de los sitios de su genoma no esenciales para su replicación.
Entre los vectores recombinantes susodichos, utilizables para la transformación de plantas, se pueden citar: los vectores binarios derivados de pBIN 19 (Bevan et al., (1984), Nucl. Acids. Res., 12 (22), 8711-8721).
Se describen ejemplos de construcción de vectores recombinantes según la invención en la siguiente descripción detallada de la invención.
La presente invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de regulación de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, bien por disminución o bien por aumento de las cantidades de ligninas producidas, con respecto a las cantidades normales de ligninas en las plantas, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de transformación de células de estas plantas con la ayuda de un vector que contiene:
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la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1 o por SEC ID nº 3, o un fragmento de las secuencias nucleotídicas susodichas, codificando este fragmento un ARNm, codificando este ARNm un fragmento de una CCR en las plantas, presentando este fragmento de CCR una actividad enzimática equivalente a la de la CCR representada por SEC ID nº 2 o por SEC ID nº 4, o de una secuencia nucleotídica derivada de las secuencias nucleotídicas susodichas, o derivada del fragmento susodicho, especialmente por mutación y/o adición, y/o supresión, y/o sustitución de uno o varios nucleótidos, codificando esta secuencia derivada un ARNm, codificando este ARNm una proteína derivada que presenta una actividad enzimática equivalente a la de una por lo menos de las CCR susodichas, o
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una secuencia nucleotídica complementaria de todo o parte de las secuencias nucleotídicas representadas por SEC ID nº 1 o por SEC ID nº 3 que codifican un ARNm, o del fragmento de estas secuencias, o de la secuencia derivada de estas últimas, tales como se definen aquí arriba, codificando esta secuencia complementaria un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con uno de los ARNm susodichos,
efectuándose dicha transformación especialmente con la ayuda de un vector tal como se describe aquí arriba.
La invención tiene más particularmente por objeto un procedimiento de disminución de la cantidad de ligninas producidas por biosíntesis en las plantas, efectuándose este procedimiento por transformación del genoma de estas plantas, incorporando en él:
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por lo menos una secuencia de ADN según la invención tal como se describe aquí arriba, que codifica un ARNm antisentido susceptible de hibridarse con todo o parte del ARNm que codifica la CCR representada por SEC ID nº 2 o SEC ID nº 4, o una proteína que deriva de estas últimas tal como se define aquí arriba,
-
y, llegado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido capaz de hibridarse con un ARNm que codifica una enzima distinta a la CCR, que está implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente el ARNm que codifica la CAD,
realizándose dicha transformación:
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bien con la ayuda de un vector recombinante tal como se describe aquí arriba, que contiene una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido capaz de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR, o una proteína derivada, tal como se define aquí arriba, y, llegado el caso, que contiene una o varias secuencia(s) de ADN que codifican un ARNm antisentido capaz de hibridarse con un ARNm que codifica una enzima distinta a la CCR tal como se define aquí arriba,
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o bien con la ayuda de varios vectores recombinantes, de los cuales por lo menos uno contiene una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido capaz de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR, o una proteína derivada, tal como se define aquí arriba, mientras que el(los) otro(s) vector(es) recombinante(s) contiene(n) una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido capaz de hibridarse con un ARNm que codifica una enzima distinta a la CCR, tal como se define aquí arriba.
Otro procedimiento de disminución de la cantidad de ligninas producidas por biosíntesis en la plantas es el realizado mediante transformación del genoma de estas plantas, incorporando en él:
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por lo menos una secuencia de ADN según la invención por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, o un fragmento o una secuencia derivada de esta última, tales como se definen aquí arriba,
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y, llegado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica todo o parte de una enzima distinta a la CCR, que se encuentra implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente una secuencia de ADN que codifica todo o parte de la CAD,
realizándose dicha transformación:
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bien con la ayuda de un vector recombinante tal como se describe aquí arriba, que contiene una secuencia de ADN según la invención susodicha, o un fragmento o una secuencia derivada de esta última, tales como se definen aquí arriba, y, llegado el caso, que contiene una o varias secuencia(s) de ADN que codifica(n) todo o parte de una enzima distinta a la CCR, tal como se define aquí arriba,
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o bien con la ayuda de varios vectores recombinantes, de los cuales por lo menos uno contiene una secuencia de ADN según la invención susodicha, o un fragmento o una secuencia derivada de esta última, tales como se definen aquí arriba, mientras que el(los) otro(s) vector(es) recombinant(es) contiene(n) una secuencia de ADN que codifica todo o parte de una enzima distinta a la CCR, tal como se define aquí arriba.
Este último método utiliza el mecanismo de cosupresión. Se ha observado cosupresión cuando se han introducido copias del gen endógeno en el genoma. Aunque el mecanismo de la cosupresión no se conoce actualmente, una de las hipótesis más frecuentemente adoptada es que la regulación negativa de la expresión del gen vendría de la producción de una proporción pequeña de ARN antisentido derivada de un transgen a través de una lectura de la hebra "mala" del transgen (Grierson et al., Trends Biotech., 9: 122-123).
La invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de disminución de la cantidad de ligninas producidas por biosíntesis en las plantas, realizándose este procedimiento por transformación del genoma de esta plantas e incorporando en él una secuencia de ADN, tal como se describe aquí arriba según la invención, que codifica una secuencia antisentido que comprende uno (o varios) dominio(s) catalítico(s) de una ribozima enlazado(s) a uno (o varios) ARNm antisentido, o fragmento(s) de ARNm antisentido de la invención, realizándose dicha transformación con la ayuda de un vector recombinante que comprende una secuencia nucleotídica recombinante según la invención la cual contiene la secuencia de ADN susodicha.
Es importante señalar que los métodos susodichos permiten llegar a plantas transformadas que presentan niveles diferentes de reducción de la actividad CCR (según el nivel de inserción de la secuencia de ADN que codifica el ARNm antisentido, el número de copias de esta secuencia de ADN integrada en el genoma, etc.), y por lo tanto de los contenidos de ligninas.
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Por lo tanto, la elección de los transformantes permitirá una modulación controlada de los contenidos de ligninas compatible con un desarrollo normal de la planta.
De manera general, si se considera que el contenido medio normal de ligninas de una planta varía entre aproximadamente 15% y aproximadamente 35% en peso de materia seca, la reducción del contenido de ligninas que resulta de la realización de uno de los procedimientos susodichos es ventajosamente tal que las plantas así transformadas presentan un contenido medio de ligninas que varía de aproximadamente 10% y aproximadamente 30%, o también de aproximadamente 12% y aproximadamente 32%.
A título ilustrativo, el contenido de ligninas de una planta se puede medir según una variante del método de Johnson et al., (1961), T.A.P.P.I., 44, 793-798, que se describe detalladamente en Alibert y Boudet (1979), Physiol., Veg., 17 (1), 67-74, y cuyas principales etapas son las siguientes: tras obtener un polvo de alcohol bencénico, que contiene las ligninas del material vegetal, las ligninas se solubilizan con bromuro de acetilo y se miden en función de su absorción en el ultravioleta.
La invención se dirige más particularmente a la aplicación de los procedimientos susodichos de disminución de los contenidos de ligninas en las plantas, a la obtención de plantas forrajeras transformadas genéticamente, que presentan contenidos de ligninas reducidos con respecto a los contenidos normales de ligninas en estas plantas, y cuya digestibilidad se mejora así con respecto a estas mismas plantas no transformadas.
Entre las principales plantas forrajeras susceptibles de ser transformadas en el ámbito de la presente invención, se pueden citar: la alfalfa, la festuca, el maíz destinado al ensilado, etc.
La invención se refiere igualmente a la aplicación de los procedimientos susodichos de disminución de los contenidos de ligninas en las plantas, a la obtención de plantas, y más particularmente de árboles, transformados genéticamente, que presentan contenidos de ligninas reducidos, con respecto a los contenidos normales de ligninas en estas plantas, siendo estas plantas o árboles particularmente ventajosos para utilizar en el ámbito de la producción de pasta para papel.
Un tercer campo potencial de aplicación de los procedimientos susodichos de regulación negativa de la expresión del gen de la CCR se refiere a la estimulación del crecimiento de las plantas transformadas. Diversos argumentos subrayan (Sauter y Kende, 1992, Plant and Cell Physiology, 33 (8): 1089) que una lignificación precoz y rápida es un freno al crecimiento celular y, por lo tanto, al crecimiento de los vegetales. Así, el uso de los procedimientos susodichos permite, para las plantas así transformadas con lignificación reducida, un mejor crecimiento y por lo tanto mejores rendimientos.
La invención se refiere igualmente a un procedimiento de aumento de la cantidad de ligninas producidas por biosíntesis en las plantas, efectuándose este procedimiento por transformación del genoma de estas plantas, e incorporando en él:
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por lo menos una secuencia de ADN según la invención, representada por SEC ID nº 1º SEC ID nº 3, o un fragmento o una secuencia derivada de esta última, tales como se definen aquí arriba,
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y, llegado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica todo o parte de una enzima distinta a la CCR, que está implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente una secuencia de ADN que codifica todo o parte de la CAD,
realizándose dicha transformación:
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bien con la ayuda de un vector recombinante tal como se describe aquí arriba, que contiene la secuencia de ADN según la invención susodicha, o un fragmento o una secuencia derivada de esta última, tales como se definen aquí arriba, y, llegado el caso, que contiene una o varias secuencia(s) de ADN que codifica(n) todo o parte de una enzima distinta a la CCR, tal como se define aquí arriba,
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o bien con la ayuda de varios vectores recombinantes, de los cuales por lo menos uno contiene una secuencia de ADN según la invención susodicha, o un fragmento o una secuencia derivada de esta última, tales como se definen aquí arriba, mientras que el(los) otro(s) vector(es) recombinante(s) contiene(n) una secuencia de ADN que codifica todo o parte de una enzima distinta a la CCR, tal como se define aquí arriba.
De manera general, siempre considerando que el contenido medio normal de ligninas de una planta varía entre aproximadamente 15% y aproximadamente 35% en peso de materia seca, el aumento del contenido de ligninas que resulta de la realización del procedimiento susodicho es ventajosamente tal que las plantas así transformadas presentan un contenido medio de ligninas que varía entre aproximadamente 20% y aproximadamente 40%, o también entre aproximadamente 18% y aproximadamente 38%.
La invención se refiere más particularmente a la aplicación del procedimiento susodicho para aumentar los contenidos de ligninas en las plantas (también denominado procedimiento de sobre-expresión del gen de la CCR), para obtener plantas transformadas genéticamente, que presentan contenidos de ligninas aumentados con respecto a los contenidos normales de ligninas en estas plantas, y cuyas propiedades de resistencia a ataques del medioambiente, especialmente a ataques parasitarios, se encuentran así mejoradas con respecto a estas misma plantas no transformadas. Es particularmente ventajoso, en este último caso, utilizar en asociación con el gen CCR, o una secuencia derivada, en los vectores susodichos, promotores específicos particularmente expresados en los tejidos de superficie y/o en respuesta al daño.
Por otra parte, la invención se refiere igualmente a la aplicación del procedimiento susodicho de sobre-expresión del gen de la CCR para mejorar el crecimiento de las plantas así transformadas genéticamente, especialmente en algunos campos tales como la horticultura o la arboricultura, en los que es deseable obtener plantas de dimensión reducida.
Finalmente, los ciclos bencénicos de la lignina tienen una energía intraseca mayor que las cadenas alifáticas de los residuos de glucosa de la celulosa. Así, el aumento de la proporción de ligninas en los vegetales utilizados como combustibles, según el procedimiento susodicho de la invención, permite mejorar el potencial energético de estos vegetales combustibles así transformados.
En los dos casos de regulación negativa o de sobre-expresión de la CCR, se puede prever perfectamente que la modulación de esta actividad tiene repercusiones sobre el contenido de ligninas de las plantas transformadas. En efecto, la CCR, cuyo nivel de actividad es muy bajo en la planta, parece constituir la enzima reguladora de la síntesis de las ligninas.
Con respecto a las técnicas de transformación utilizadas para la realización de uno de los procedimientos descritos aquí arriba de la invención, se recurrirá ventajosamente a las técnicas siguientes:
A)
La tecnología de transformación mediante el intermedio del plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens, descrita por Bevan (1984) Nucleic Acid Research, 12: 8711-8721. Se refiere esencialmente al método de cocultivo, y hace intervenir una cotransformación con un gen de selección para poder identificar los transformantes.
Es particularmente aplicable a las dicotiledóneas, por ej.: tabaco, alfalfa, colza.
B)
La técnica de transferencia directa de genes mediante biolística, descrita en detalle por (Zumbrum et al., 1989, Technique 1, 204-216; Sanford et al., 1991, Technique 3, 3-16).
Esta técnica implica la asociación del ADN recombinante según la invención con micropartículas de oro o de wolframio que son propulsadas con la ayuda de un cañón de partículas sobre el tejido a transformar. Se aplicará particularmente para la transformación de especies refractarias a las agrobacterias.
En los dos casos susodichos, la verificación de la presencia del ADN recombinante según la invención se realizará mediante experimentos de hibridación de tipo southern y de amplificación génica (reacción en cadena de polimerasa; polymerase chain reaction, en inglés), con la ayuda de sondas y de cebadores oligonucleotídicos que provienen especialmente de la secuencia SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3.
La invención se refiere igualmente a las células de plantas transformadas mediante un vector según la invención, especialmente mediante las técnicas descritas aquí arriba, y que comprenden una secuencia de ADN según la invención integrada de manera estable en sus genomas.
La invención se refiere igualmente a las plantas transformadas tales como se obtienen mediante cultivo de las células transformadas susodichas.
Después, las plantas transformadas se pueden reproducir por vía sexual o por vía vegetativa in vitro o in natura.
La invención tiene igualmente por objeto los fragmentos de plantas, especialmente frutos, semillas, polen, transformados mediante incorporación en sus genomas de una secuencia de ADN según la invención, con la ayuda de los vectores recombinantes susodichos.
La invención se refiere igualmente a los anticuerpos dirigidos contra los polipéptidos recombinantes de la invención, y más particularmente los dirigidos contra las CCR recombinantes susodichas.
Tales anticuerpos se pueden obtener mediante inmunización de un animal con estos polipéptidos, seguido de la recuperación de los anticuerpos formados.
Está claro que esta producción no se limita a los anticuerpos policlonales.
Se aplica también a cualquier anticuerpo monoclonal producido mediante cualquier hibridoma susceptible de ser formado, mediante métodos clásicos, a partir de las células pancreáticas de un animal, especialmente de ratón o de rata, inmunizado contra uno de los polipéptidos purificados de la invención, por una parte, y de las células de un mieloma apropiado, por otra parte, y de ser seleccionado por su capacidad para producir anticuerpos monoclonales que reconocen el polipéptido susodicho, inicialmente utilizado para la inmunización de los animales.
La invención se dirige igualmente a la utilización de los anticuerpos susodichos dirigidos contra los polipéptidos recombinantes de la invención, para la realización de un método de detección o de medición de las CCR en las plantas, a partir de muestras tomadas de estas últimas.
Es conveniente precisar que se excluyen de las secuencias nucleotídicas de la invención y de sus utilizaciones susodichas, las secuencias nucleotídicas representadas por SEC ID nº 5, SEC ID nº 7, SEC ID nº 9 y SEC ID nº 11, que codifican, respectivamente, la CCR de eucalipto representada por SEC ID nº 6, la CCR de chopo representada por SEC ID nº 8, la CCR de festuca representada por SEC ID nº 10, y la CCR de tabaco representada por SEC ID nº 12, así como la secuencia representada por SEC ID nº 13 que codifica la proteína representada por SEC ID nº 14 derivada de la susodicha CCR de eucalipto.
Además, se excluyen de las secuencias nucleotídicas de la invención y de sus utilizaciones susodichas, las secuencias complementarias de las secuencias nucleotídicas SEC ID nº 5, SEC ID nº 7, SEC ID nº 9, SEC ID nº 11 y SEC ID nº 13, así como los fragmentos o secuencias derivadas de estas secuencias nucleotídicas o de sus secuencias complementarias, en la medida en la que estos fragmentos y secuencias derivadas son idénticos a los fragmentos y secuencias derivadas, tales como se definen aquí arriba, de las secuencias nucleotídicas representadas por SEC ID nº 1 y SEC ID nº 3, o de sus secuencias complementarias.
Se excluyen igualmente del ámbito de la presente invención:
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los ARNm codificados por las secuencias de ADN representadas por SEC ID nº 5, SEC ID nº 7, SEC ID nº 9, SEC ID nº 11 y SEC ID nº 13, o codificados por un fragmento o una secuencia derivada de estas secuencias de ADN, en la medida en la que este fragmento o secuencia derivada son idénticos a los fragmentos y secuencias derivadas, tales como se definen aquí arriba, de las secuencias representadas por SEC ID nº 1 y SEC ID nº 3,
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los ARNm antisentido constituidos de nucleótidos complementarios de los ARNm susodichos,
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los polipéptidos representados por SEC ID nº 6, SEC ID nº 8, SEC ID nº 10, SEC ID nº 12 y SEC ID nº 14, así como cualquier fragmento o secuencia derivada de los polipéptidos susodichos, en el medida en la que este fragmento o secuencia derivada son idénticos a los fragmentos y secuencia derivada, tales como se definen aquí arriba, de las secuencias polipeptídicas representadas por SEC ID nº 2 y SEC ID nº 4.
La invención se detallará adicionalmente en la siguiente descripción de obtención de la CCR en forma purificada en el eucalipto, y del ADNc que codifica la CCR de eucalipto, de alfalfa y del maíz.
A) Obtención de la CCR de eucalipto purificada, y del ADNc que codifica una CCR de eucalipto I Purificación de la CCR de eucalipto
La CCR ha sido el objeto de un número limitado de estudios. Entre algunas de las publicaciones a la que se hace referencia, se pueden citar:
Wengenmayer H., Ebel J., Grisebach H., 1976 - Enzymatic synthesis of lignin precursors, purification and properties of a cinnamoyl CoA: NaDPH reductase from cell suspension cultures from soybean (Glycine max), Eur. J. Biochem., 65: 529-536.
Luderitz T., Grisebach H., 1981 - Enzymatic synthesis of lignin precursors, comparison of cinnamoyl: CoA reductase and cinnamyl alcohol dehydrogenase: NADP dehydrogenase from spruce (Picea abies L.) and soybean (Glycine max L.), Eur. J. Biochem., 119: 115-127.
Sarni F., Grand C., Boudet A.M., 1984 - Purification and properties of cinnamoyl: CoA reductase and cinnamyl alcohol dehydrogenase from poplar stems (Populus x euramericana), Eur. J. Biochem.,
\hbox{ 139 :
259-265.}
El trabajo descrito a continuación ha contribuido en la definición de un protocolo de purificación original, simple y rápido de la CCR de eucalipto. Este protocolo es igualmente más eficaz que los descritos anteriormente en la bibliografía. En efecto, ha permitido, por primera vez, la obtención de cantidades de enzima purificada hasta homogeneidad, suficientes para obtener secuencias peptídicas internas y llevar a término la clonación del ADNc correspondiente.
Todas las etapas de purificación de la CCR se han realizado a 4ºC.
1. Obtención de un extracto bruto de xilema de eucalipto
El material vegetal se ha obtenido "raspando" una fracción de tejido enriquecida en xilema de ramas de Eucalyptus gunii de 5 años.
Se han reducido a polvo 300 g de xilema, anteriormente congelado en nitrógeno líquido, con la ayuda de un molino de café. El material molido así obtenido se homogeneizó en un litro de tampón de extracción (100 mM de Tris-HCl, pH 7,6, 2% de PEG 6000, 5 mM de DTT, 2% de PVPP), se filtró sobre dos capas de Miracloth, y se llevó hasta 30% de saturación en sulfato de amonio. Después de una centrifugación de 30 minutos a 15000 xg, el sedimento obtenido se resuspende en 60 ml de tampón 1 [20 mM de Tris-HCl pH 7,5, 5 mM de DTT (ditiotreitol), 5% de etilenglicol]. El extracto así obtenido se "aclara" mediante una centrifugación de 15 min a 10000 xg, y después se desala haciéndola pasar sobre una Sephadex G25 equilibrada en el tampón 1.
2. Cromatografía de afinidad sobre Red Sepharose
El extracto bruto desalado se deposita sobre una columna de afinidad "Red Sepharose" (1,5 X 19 cm, Pharmacia), equilibrada en el tampón 1. Después de un primer aclarado de la columna mediante 50 ml de tampón 1, las proteínas se eluyen mediante un gradiente lineal de Tris de 20 mM hasta 1,5 M de Tris-HCl pH 7,5, que contiene 5 mM de DTT, 5% de etilenglicol. El volumen total del gradiente es de 200 ml y el caudal de 36 ml/h, las fracciones que presentan una actividad CCR se agrupan y se desalan haciéndolas pasar sobre una columna de Sephadex G25, equilibrada en el tampón 1.
3. Cromatografía de intercambio de aniones sobre MonoQ
Las fracciones así agrupadas y desaladas se cromatografían sobre una columna de intercambio de aniones MonoQ (HR 5/5, Pharmacia). La elución de las proteínas se efectúa mediante aplicación de un gradiente lineal de 20 hasta 300 mM de Tris-HCl pH 7,5, que contiene 5% de etilenglicol y 5 mM de DTT. El volumen total del gradiente es de 50 ml y el caudal de 1 ml/min. Como en la etapa anterior, las fracciones que contienen la enzima CCR activa se agrupan y se desalan, pero en este caso el tampón para equilibrar las columnas de Sephadex G25 es un tampón de fosfato de 20 mM pH 7,6, que contiene 5 mM de DTT (tampón 2).
4. Cromatografía de afinidad sobre "Mimetic Red"
El grupo de fracciones CCR así obtenido se deposita sobre una columna Mimetic Red 2 A6XL (ACL, Cambridge). La columna se lava previamente con 30 ml de tampón 2, que contiene 8 mM de NAD. Este lavado tiene por objeto eliminar las enzimas que funcionan específicamente con el NAD como cofactor, tal como la malato deshidrogenasa, que se copurifica con la CCR en las etapas anteriores. La elución específica de la CCR se obtiene por aplicación de un gradiente (15 ml) de NADP 0-8 mM en el tampón 2. Las fracciones que contienen la CCR pura y activa se conservan a -80ºC tras la adición de un estabilizador (etilenglicol, con una concentración final de 5%).
La enzima purificada así obtenida presenta una actividad específica de 451 nKat/mg de proteína, utilizando el feruloil-CoA como sustrato. El rendimiento obtenido (36 \mug de proteína pura por 300 g de material vegetal de partida) no refleja la proporción de CCR in planta, y, en efecto, en un esfuerzo importante para eliminar el máximo de contaminantes en cada etapa de purificación, sólo las fracciones que presentan una muy fuerte actividad CCR se tratan en la etapa siguiente. El factor de purificación obtenido mediante este protocolo es de 282.
II Caracterización de la CCR
La CCR de eucalipto es un monómero de 38 kD, como demuestran los resultados convergentes obtenidos para el tamaño de la enzima nativa, mediante cromatografía de exclusión sobre Superose 6 (Pharmacia), y para el tamaño de la subunidad monómera, sobre gel de electroforesis desnaturalizante. El punto isoeléctrico, estimado mediante cromatografía sobre MonoP (Pharmacia), es próximo a 7.
La búsqueda del pH y del tampón óptimos indica que la medida de la actividad CCR, tal como se ha descrito inicialmente (Luderitz y Grisebach, 1981), se adapta perfectamente a la medida de la actividad CCR de eucalipto (tampón de fosfato de 100 mM, pH 6,25).
La pureza de la CCR, presente en el estado de una banda única sobre gel de electroforesis monodimensional (SDS PAGE), se ha confirmado mediante la obtención de una sola mancha ("spot") tras electroforesis bidimensional y tinción con plata.
III Obtención del ADNc que codifica la CCR de eucalipto
A fin de evitar cualquier problema eventual de contaminación residual no detectable, la enzima pura se ha sometido a una electroforesis preparativa en condiciones semi-desnaturalizantes, y se ha digerido in situ en el gel. La digestión se ha realizado con la ayuda de endolisina C, que corta específicamente las proteínas después de los restos de lisina, permitiendo la obtención de péptidos relativamente largos. Los péptidos resultantes de la digestión se han separado en fase inversa sobre HPLC, y algunos de ellos se han secuenciado con la ayuda de un microsecuenciador de proteínas (Applied Biosystems 470). Las secuencias de estos péptidos internos figuran a continuación:
100
representando X cualquier aminoácido
101
El ADNc que codifica la CCR se ha obtenido mediante detección sistemática con la ayuda de oligonucleótidos de un banco de ADN construido en el fago \lambda ZAPII (vector comercialmente disponible, Stratagène) a partir de mensajeros extraídos de xilema de Eucalyptus gunii. Se han identificado 600.000 fagos con la ayuda de un grupo de oligonucleótidos degenerados marcados en el extremo 3' con fósforo 32, con la ayuda de una transferasa terminal. Las secuencias de los oligonucleótidos utilizados para la detección sistemática se han determinado a partir de las secuencias peptídicas internas susodichas. Puesto que estos péptidos se generaron mediante corte con endolisina C, se ha añadido una lisina en primera posición para permitir la elaboración de oligonucleótidos con baja degeneración. En efecto, este aminoácido, que se puede codificar tan sólo por dos codones, pertenece a los aminoácidos cuyo código es el menos degenerado y, por consiguiente, es perfectamente adecuado para la elaboración de oligonucleótidos a partir de secuencias peptídicas.
A continuación se indican las secuencias de los oligonucleótidos utilizados para la detección sistemática del banco de ADNc de eucalipto, que derivan de los aminoácidos subrayados (I = inosina):
102
Las condiciones de hibridación utilizadas para la detección sistemática son las siguientes: la pre-hibridación se efectúa durante 6 a 7 horas en 5XSSPE, 0,25% de polvo de leche desnatada, 0,05% de SDS (dodecilsulfato de sodio), a 42ºC. La hibridación se realiza en esta misma disolución, en presencia de 4 oligonucleótidos marcados en 3' mediante ddATP\alpha^{32}P, durante 24 horas a 42ºC. Al final de estas 24 horas de hibridación, los filtros se lavan tres veces durante 15 minutos en 2XSSC, 0,1% de SDS, y después se ponen en contacto con una película autoradiográfica durante 24 horas a -80ºC. Los fagos que se hibridan con el grupo de oligonucleótidos se han purificado mediante 2 ciclos suplementarios de detección sistemática ("placa de purificación"). Una vez purificados, los seis clones positivos se han ensayado con cada uno de los oligonucleótidos tomados independientemente. Un fago reaccionó positivamente con los 4 oligonucleótidos, y se trató a fin de "cortar" el plásmido Bluescript recombinante siguiendo las indicaciones del fabricante (Stratagène). El mapa de restricción del inserto (que codifica la CCR), contenido en este plásmido, se esquematiza en la Figura 1.
IV Caracterización e identificación del ADNc de la CCR
La secuencia de aminoácidos (representada por SEC ID nº 6), deducida de la secuencia nucleotídica (representada por SEC ID nº 5), codifica una proteína de 335 aminoácidos cuyo peso molecular es de 36,5 kD, y el punto isoeléctrico es de aproximadamente 5,8. Es importante subrayar que todas las secuencias peptídicas obtenidas a partir de la CCR purificada se reencuentran en la secuencia peptídica deducida de la secuencia nucleotídica del ADNc.
Se han efectuado búsquedas de homologías con clones ya existentes, utilizando los programas BLAST y FASTA en todos los bancos proteicos y nucleicos disponibles. Se ha encontrado una homología significativa con otra reductasa del metabolismo de los compuestos fenólicos, la dihidroflavonol reductasa (DFR). La identidad es de aproximadamente 40% y la similitud cerca de 20% entre la secuencia peptídica deducida del ADNc de la CCR y las secuencias de las diversas dihidroflavonol reductasa catalogadas en los bancos, lo que confirma que el clon identificado es diferente de un clon que codifica una DFR.
V Producción de CCR recombinante activa en E. coli
Para ir más allá en la identificación del ADNc de la CCR, la proteína recombinante se ha producido en E. Coli, y se ha buscado su actividad enzimática. A continuación se describen los detalles experimentales de este enfoque.
1. Introducción del ADNc en el vector de expresión pT7-7
A fin de poder clonar el ADNc en el vector de expresión pT7-7 (disponible comercialmente), bajo control del promotor de la T7 polimerasa, se ha debido introducir un sitio Ndel en el ATG del ADNc. Esto se ha realizado con la ayuda de una Taq polimerasa durante una reacción de amplificación génica mediante PCR (reacción en cadena de polimerasa (Polymerase Chain reaction, en inglés)) entre un oligonucleótido mutado y un cebador comercial, T7, situado sobre Bluescript en dirección 3' del extremo 3' del ADNc. El producto de amplificación obtenido se digiere mediante Kpnl; después, este sitio se repara con la ayuda del fragmento Klenow de la ADN polimerasa I, antes de someter el fragmento a una digestión mediante Ndel; después, el fragmento obtenido, que contiene un sitio Ndel en 5' y un extremo libre en 3', se inserta con la ayuda de una ADN T4 ligasa en el vector pT7-7, previamente abierto mediante Ndel y Smal.
A continuación se indica la secuencia del oligonucleótido mutado susodicho.
Las bases subrayadas y en itálica han sido modificadas con respecto a la secuencia inicial, permitiendo la creación de un sitio Ndel (CATATG):
5'GGCAATCCC CAT ATGCCCGTCGACGC3'
2. Sobre-expresión de CCR en E. coli BL21
La construcción así obtenida se introduce en la cepa BL21 de E. coli (disponible comercialmente), que lleva sobre su cromosoma el gen de la T7 polimerasa bajo control del promotor lac UV5, promotor inducible mediante IPTG. El cultivo recombinante se cultiva a 37ºC hasta obtener una DO medida de 1 a 600 nm; después, se induce la producción de la CCR mediante adición de IPTG (0,25% final) en el medio de cultivo. Se toman muestras a diferentes tiempos después de la inducción, y las células se lisan según el protocolo descrito por Grima-Pettenati et al. (1993). Después de la centrifugación, el sobrenadante que contiene las proteínas solubles se utiliza para medir la actividad CCR y para visualizar la producción de CCR, después de la electroforesis en condiciones desnaturalizantes. Se observa la aparición de un polipéptido de aproximadamente 38 kD cuya intensidad crece con el tiempo post-inducción, y que no existe en los testigos negativos (cepa BL21 que contiene sólo el vector pT7-7 sin inserto). Además, la prueba final de la identidad del clon de CCR se proporciona mediante la medida de una actividad CCR (aproximadamente 7 nKat/ml de cultivo después de 3 h de inducción a 37ºC) en los extractos proteicos que provienen de las cepas BL21 que contienen solamente el pT7-7 + ADNc CCR.
El vector denominado pEUCCR (representado en la figura 2), que comprende la secuencia representada por SEC ID nº 5 clonada en el vector Bluescript, se ha depositado en cultivo en células de E. coli DH5\alpha en la Colección Nacional de Cultivo de Micro-organismos (CNCM) del Instituto Pasteur en París (Francia), el 17 de marzo de 1994, con el nº I-1405.
Leyendas de las Figuras
Figura 1: mapa de restricción del ADNc que codifica la CCR de eucalipto.
Figura 2: representación esquemática del plásmido pEUCCR que contiene la secuencia representada mediante SEC ID nº 5 (e identificada mediante CCR en el plásmido pEUCCR).
Figura 3: representación esquemática de la construcción de un vector que contiene una secuencia de ADN que codifica la CCR de eucalipto según la invención (o vector CCR sentido).
Figura 4: representación esquemática de la construcción de un vector que contiene una secuencia de ADN que codifica un ARN antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm que codifica la CCR de eucalipto según la invención (o vector CCR antisentido).
Con respecto a la fuente de ADN que sirve para la construcción de un vector antisentido (o sentido)
El ARN antisentido deriva preferentemente de la secuencia contenida en el clon pEUCCR. Esta secuencia se puede obtener de diferentes maneras:
1)
cortando con enzimas de restricción apropiadas la secuencia de ADN (ADNc) de la CCR contenida en pEUCCR,
2)
realizando una amplificación génica (PCR) con la ayuda de oligonucleótidos definidos, a fin de sintetizar el fragmento de ADN deseado.
El fragmento de ADN así obtenido se clona en un vector de expresión de las plantas, en dirección 3' de un promotor y en dirección 5' de un terminador. La clonación se realiza de tal manera que el fragmento de ADN se inserta en orientación inversa con respecto al promotor. En este nuevo vector, la hebra que era inicialmente la hebra matriz se convierte en la hebra codificante, y viceversa.
El nuevo vector codifica un ARN cuya secuencia es complementaria de la secuencia del ARN mensajero deducido de la secuencia contenida en pEUCCR.
Así, los 2 ARN son complementarios mediante sus secuencias, pero también mediante sus orientaciones (5'-3').
Como fuente de ADN, para la transcripción del ARN antisentido, es práctico utilizar un clon de ADNc, tal como el contenido en pEUCCR.
Ejemplo de clonación antisentido (véase figura 4)
El ADNc de la CCR se obtiene mediante una doble digestión (BamHI y KpnI) a partir del vector pEUCCR. El fragmento de ADN así liberado se separa físicamente del vector de clonación mediante electroforesis en gel de agarosa (Bluescript).
La parte de gel que contiene este fragmento de ADN se corta y se trata a fin de obtener el ADN purificado (se pueden utilizar varios métodos, incluyendo la "agarosa de bajo punto de fusión", descrita en Sambrook et al., citado; y el Gene Clean, cuyo kit está disponible comercialmente).
El fragmento que porta los extremos BamHI y KpnI se "liga" con un vector de expresión de plantas previamente digerido por estas mismas enzimas, elegidas de manera que el ADNc se inserte en orientación inversa con respecto al promotor ^{35}S. La hebra que se transcribirá en las plantas será, en este caso, la hebra no codificante.
Ejemplo de clonación sentido (véase figura 3)
En este caso, no existen sitios de restricción "prácticos" para realizar una fusión de traducción con el promotor ^{35}S del vector de expresión. Se han insertado nuevos sitios más convenientes con la ayuda de la técnica de amplificación génica (PCR). Se han definido dos oligonucleótidos en 5' y en 3' del ADNc, a los cuales se le han añadido las secuencias de los sitios reconocidos por KpnI y BamHI (PD.: son los mismos sitios que se han utilizado para la clonación antisentido susodicha, pero posicionados diferentemente con respecto a la orientación 5'-3').
La amplificación génica conduce a la obtención de un fragmento que contiene la totalidad de la secuencia codificante del ADNc flanqueada mediante 2 sitios de restricción. La continuación del procedimiento es idéntica a la descrita para la construcción antisentido.
Sin embargo, en este caso, se ha realizado una fusión del promotor en fase con el ATG de la CCR, lo que debe conducir a una sobreexpresión del ARN mensajero y, por lo tanto, de la proteína CCR.
\newpage
Los ejemplos de clonación de las secuencias sentido y antisentido descritos aquí arriba, en el caso de la CCR de eucalipto, son igualmente aplicables al caso de la CCR de alfalfa y del maíz.
B) Obtención del ADNc que codifica la CCR de alfalfa (Medicago truncatula) Características del banco de ADNc
El banco utilizado se ha construido a partir de ARN totales extraídos de raíces de Medicago truncatula, en el vector \lambdaZAPH (kit "ZAP-cDNA synthesis" de Stratagène).
Detección sistemática del banco de ADNc
Sonda:
La detección sistemática del banco de alfalfa se ha efectuado con la ayuda del ADNc que codifica la CCR de eucalipto. Como sonda, sirvió un fragmento de 800 pb (Xho-Xho) de pEUCCR marcado mediante la técnica de cebado aleatorio.
Presentación del banco y huellas sobre el filtro de nitrocelulosa
Se han presentado 300.000 clones, y después se han transferido al filtro de nitrocelulosa (Schleicher & Schuell). Para ello, los filtros se colocaron 5 min. sobre las cajas de cultivo, y después se sumergieron sucesivamente en las disoluciones siguientes:
1,5M de NaCl/0,5 M de NaOH 5 min.
1,5M de NaCl/0,5 M de Tris pH 8 5 min.
3x SSC 2 min.
cocción 2 horas a 80ºC.
Pre-hibridación - hibridación
Los filtros se han pre-hibridado durante 12 horas, y después se han hibridado durante 24 horas a 37ºC en el medio siguiente:
Medio de pre-hibridación e hibridación
Formamida 20%
Dextrano 10%
NaCl 1M
ADN de esperma de salmón (1 mg/ml)
0,2% de polivinilpirrolidona
0,2% de BSA
0,2% de ficoll
0,05M de Tris-HCl pH 7,5
0,1% de pirofosfato de sodio
1% de SDS.
Después de la hibridación, los filtros se lavaron 2 veces durante 10 min. a temperatura ambiente en 2x SSC-1% de SDS, y después 2x 30 min. a 55ºC en la misma disolución.
Después de la exposición autorradiográfica de los filtros, se han identificado 15 áreas de lisis positivas. Esta áreas de lisis se purificaron mediante 2 ciclos suplementarios de detección sistemática, en las condiciones de hibridación descritas aquí arriba.
Escisión in vivo
A partir de los clones positivos, el plásmido Bluescript del fago \lambda se ha escindido según el protocolo de escisión in vivo del kit "ZAP-cDNA Synthesis".
El ADNc CCR de alfalfa
El ADNc que codifica la CCR de alfalfa, de un tamaño de 1404 pbs, se inserta entre los sitios EcoRI (lado 5') y Xho (lado 3') del vector Bluescript. Esta constituido de las siguientes partes:
- una parte 5' transcrita no traducida de 167 pbs,
- una región de 1028 pbs que codifica una proteína de 342 aminoácidos,
- una parte 3' transcrita no traducida de 209 pbs.
El ADNc obtenido se representa mediante SEC ID nº 1, y la secuencia de aminoácidos deducida de este ADNc se representa mediante SEC ID nº 2.
C) Obtención del ADNc que codifica la CCR de maíz Características del banco de ADNc
El banco utilizado se ha construido a partir de ARN totales extraídos de raíces de maíz (variedad AMO 406), con carencia de hierro, en el vector \lambdaZAP (kit "ZAP-cDAN Synthesis" de Stratagène).
Detección sistemática del banco de ADNc
Sonda:
La detección sistemática del banco de maíz se ha efectuado con la ayuda del ADNc CCR de eucalipto. Como sonda, sirvió un fragmento de 800 pb (Xho-Xho) de pEUCCR marcado mediante la técnica de cebado aleatorio.
Presentación del banco y huellas sobre el filtro de nitrocelulosa
Se han presentado 500.000 clones, y después se han transferido al filtro de nitrocelulosa (Schleicher & Schuell). Para ello, los filtros se han colocado 5 min. sobre las cajas de cultivo, y después se han sumergido sucesivamente en las disoluciones siguientes:
1,5M NaCl/0,5 M de NaOH 5 min.
1,5M NaCl/0,5 M de Tris pH 8 5 min.
3x SSC 2 min.
cocción 2 horas a 80ºC.
Pre-hibridación - hibridación
Los filtros se han pre-hibridado durante 12 horas, y después se han hibridado durante 24 horas a 55ºC en el medio siguiente:
Medio de pre-hibridación e hibridación
3x SSC
0,5% de SDS
0,1% de leche en polvo
ADN de esperma de salmón (1 mg/ml).
Después de la hibridación, los filtros se lavaron dos veces durante 10 min. a temperatura ambiente en 3x SSC-0,5% de SDS, y después 2x 45 min. a 60ºC en la misma disolución.
Después de la exposición autorradiográfica de los filtros, se han identificado 20 áreas de lisis positivas. Estas áreas de lisis se han purificado mediante 3 ciclos suplementarios de detección sistemática, en las condiciones de hibridación descritas aquí arriba.
Escisión in vivo
A partir de los clones positivos, el plásmido Bluescript del fago \lambda se ha escindido según el protocolo de escisión in vivo del "kit ZAP-cDNA Synthesis".
El ADNc obtenido se representa mediante SEC ID nº 3, y la secuencia de aminoácidos deducida de este ADNc se representa mediante SEC ID nº 4.
(1) INFORMACIÓN GENERAL:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
SOLICITANTE:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
DIRECCIÓN: 3, rue Michel-Ange
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
CIUDAD: PARIS 75016
\vskip0.500000\baselineskip
(E)
PAÍS: FRANCIA
\vskip0.500000\baselineskip
(F)
CÓDIGO POSTAL: F-75016
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TÍTULO DE LA INVENCIÓN: SECUENCIAS DE ADN QUE CODIFICAN LA CINAMOIL CoA REDUCTASA, Y SUS APLICACIONES EN EL CAMPO DE LA REGULACIÓN DEL PORCENTAJE DE LIGNINA EN LAS PLANTAS
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
NÚMERO DE SECUENCIAS: 14
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
FORMATO LEGIBLE POR ORDENADOR:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
TIPO DE SOPORTE: DISQUETE
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
ORDENADOR: IBM PC compatible
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
SISTEMA OPERATIVO: PC-DOS/MS-DOS
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
PROGRAMA: PatentIn Release #1.0, versión #1.25 (OEB)
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 1:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1568 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 278..1306
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 1:
\vskip1.000000\baselineskip
2
3
4
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 2:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 342 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 2:
\vskip1.000000\baselineskip
5
6
7
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 3:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1556 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 195..1310
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 3:
8
9
10
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 4:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 371 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 4:
11
12
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 5:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1297 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 136..1140
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 5:
13
14
15
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 6:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 335 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 6:
\newpage
16
17
18
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 7:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1376 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: simple
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 99..1112
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 7:
\newpage
19
20
21
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 8:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 338 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 8:
22
23
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 9:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1273 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: simple
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 66..1091
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 9:
24
25
26
27
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 10:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 342 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 10:
28
29
30
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 11:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1293 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: simple
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 95..1108
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 11:
31
32
33
\newpage
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 12:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 338 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 12:
\vskip1.000000\baselineskip
35
36
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 13:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1297 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE HEBRAS: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ANDc para ARNm
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSITICA ADICIONAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
SITUACIÓN: 136..1140
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 13:
37
38
39
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SEC ID nº: 14:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 335 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
CONFIGURACIÓN: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEC ID nº: 14:
40
41

Claims (20)

1. Uso de secuencias nucleotídicas recombinantes que contienen una (o varias) región(es) codificante(s), estando esta(s) región(es) codificante(s) constituida(s) por una secuencia nucleotídica seleccionada entre las siguientes:
-
la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1, que codifica un ARNm, codificando éste la cinamoil CoA-reductasa (CCR) de alfalfa, representada por SEC ID nº 2,
-
la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 3, que codifica un ARNm, codificando éste la CCR de maíz representada por SEC ID nº 4,
-
la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3,
para la transformación de células vegetales destinadas a la obtención de plantas transgénicas en las que la biosíntesis de las ligninas se regula tanto en el sentido de un aumento como en el sentido de una disminución de los contenidos de ligninas producidas, con respecto a los contenidos normales de ligninas producidas en las plantas.
2. Secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 1, que codifica un ARNm, codificando éste la CCR representada por SEC ID nº 2.
3. Secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante la secuencia nucleotídica representada por SEC ID nº 3, que codifica un ARNm, codificando éste la CCR representada por SEC ID nº 4.
4. Secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 1.
5. Secuencia de ADN, caracterizada porque comprende como región codificante la secuencia nucleotídica complementaria de la representada por SEC ID nº 3.
6. ARNm codificado por una secuencia de ADN según una de las reivindicaciones 2 a 5, seleccionado entre:
-
el ARNm codificado por la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 1, siendo dicho ARNm susceptible a su vez de codificar la CCR presente en la alfalfa, tal como se representa por SEC ID nº 2,
-
el ARNm codificado por la secuencia de ADN representada por SEC ID nº 3, siendo dicho ARNm susceptible a su vez de codificar la CCR presente en el maíz, tal como se representa por SEC ID nº 4.
7. ARNm antisentido que tiene por efecto modular la biosíntesis de las ligninas en las plantas, caracterizado porque comprende nucleótidos complementarios de los nucleótidos que constituyen un ARNm según la
\hbox{reivindicación
6.}
8. CCR recombinante de alfalfa o de maíz, representada por SEC ID nº 2 o SEC ID nº 4, respectivamente.
9. Secuencias nucleotídicas que codifican las CCR representadas por SEC ID nº 2 o SEC ID nº 4, estando dichas secuencias nucleotídicas caracterizadas porque corresponden a las secuencias representadas por SEC ID nº 1 o SEC ID nº 3, respectivamente, o a cualquier secuencia derivada de estas últimas mediante degeneración del código genético, y siendo sin embargo susceptibles de codificar una CCR susodicha.
10. Complejos formados entre un ARNm antisentido según la reivindicación 7, y un ARNm según la reivindicación 6.
11. Secuencia nucleotídica recombinante, caracterizada porque comprende por lo menos una secuencia de ADN según una de las reivindicaciones 2 y 3, susceptible de codificar un ARNm, susceptible a su vez de codificar una CCR en la alfalfa o el maíz, estando dicha secuencia insertada según una de las reivindicaciones 2 y 3 en una secuencia heteróloga.
12. Secuencia nucleotídica recombinante, caracterizada porque comprende por lo menos una secuencia de ADN complementaria según una de las reivindicaciones 4 y 5, insertada en una secuencia heteróloga, codificando dicha secuencia de ADN complementaria un ARNm antisentido según la reivindicación 7.
13. Secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 11 o la reivindicación 12, caracterizada porque comprende los elementos necesarios para regular la expresión de la secuencia nucleotídica según una de las reivindicaciones 2 y 3, o de su secuencia complementaria según una de las reivindicaciones 4 y 5, especialmente un promotor y un terminador de la transcripción de estas secuencias, y, dado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica una enzima distinta a la CCR, que está implicada en una etapa de biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente el ARNm que codifica a su vez el alcohol cinamílico deshidrogenasa (CAD), o por lo menos una secuencia que codifica el ARNm antisentido susceptible de hibridarse con el ARNm susodicho, especialmente con el ARNm que codifica la CAD.
14. Vector recombinante, caracterizado porque comprende una secuencia nucleotídica recombinante según una de las reivindicaciones 11 a 13, integrada en uno de sus sitios de su genoma no esenciales para su replicación.
15. Procedimiento para la regulación de la biosíntesis de ligninas en las plantas, bien por disminución o bien por aumento de los contenidos de ligninas producidas, con respecto a los contenidos normales de ligninas producidas en plantas, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de transformación de células de estas plantas con la ayuda de un vector según la reivindicación 14.
16. Procedimiento para la disminución de la biosíntesis de lignina en las plantas, y por lo tanto para la disminución de los contenidos de ligninas producidas con respecto a los contenidos normales de ligninas producidas en las plantas, caracterizado porque se realiza mediante transformación del genoma de estas plantas, incorporando en él:
-
por lo menos una secuencia de ADN según una de las reivindicaciones 4 y 5,
-
y, dado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido capaz de hibridarse con un ARNm que codifica una enzima distinta a la CCR, que se encuentra implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente el ARNm que codifica la CAD,
siendo dicha transformación realizada:
-
bien con la ayuda de un vector recombinante según la reivindicación 14, que contiene una secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 12 o la reivindicación 13,
-
o bien con la ayuda de varios vectores recombinantes, de los cuales por lo menos uno contiene una secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 12, mientras que el (los) otro(s) vector(es) recombinan- te(s) contiene(n) una secuencia de ADN que codifica un ARNm antisentido capaz de hibridarse con un ARNm que codifica una enzima distinta a la CCR, tal como se define anteriormente.
17. Procedimiento para la disminución de la biosíntesis de lignina en las plantas, y por lo tanto para la disminución de los contenidos de ligninas producidas con respecto a los contenidos normales de ligninas producidas en las plantas, caracterizado porque se efectúa mediante transformación del genoma de estas plantas, incorporando en él:
-
por lo menos una secuencia de ADN según una de las reivindicaciones 2 y 3,
-
y, dado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica una enzima distinta a la CCR, que está implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente una secuencia de ADN que codifica la CAD,
siendo dicha transformación realizada:
-
bien con la ayuda de un vector recombinante según la reivindicación 14, que contiene la secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 11 o la reivindicación 13,
-
o bien con la ayuda de varios vectores recombinantes, de los cuales por lo menos uno contiene una secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 11, mientras que el (los) otro(s) vector(es) recombinan- te(s) contiene(n) una secuencia de ADN que codifica una enzima distinta a la CCR, tal como se define anteriormente.
18. Procedimiento para el aumento de la biosíntesis de lignina en las plantas, y por lo tanto para el aumento de los contenidos de ligninas producidas con respecto a los contenidos normales de ligninas producidas en las plantas, caracterizado porque se realiza mediante transformación del genoma de estas plantas, incorporando en él:
-
por lo menos una secuencia de ADN según una de las reivindicaciones 2 y 3,
-
y, dado el caso, por lo menos una secuencia de ADN que codifica una enzima distinta a la CCR, que está implicada en una etapa de la biosíntesis de las ligninas en las plantas, especialmente una secuencia de ADN que codifica la CAD,
siendo dicha transformación realizada:
-
bien con la ayuda de un vector recombinante según la reivindicación 14, que contiene la secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 11 o la reivindicación 13,
-
o bien con la ayuda de varios vectores recombinantes, de los cuales por lo menos uno contiene una secuencia nucleotídica recombinante según la reivindicación 11, mientras que el(los) otro(s) vector(es) recombinan- te(s) contiene(n) una secuencia de ADN que codifica una enzima distinta a la CCR, tal como se define aquí arriba.
19. Plantas o fragmentos de plantas, especialmente células, frutos, semillas, polen, transformados mediante incorporación en su genoma de por lo menos una secuencia nucleotídica según una de las reivindicaciones 2 a 5.
20. CCR recombinantes representadas por SEC ID nº 2 o SEC ID nº 4, tales como las obtenidas mediante transformación de células vegetales integrando, de manera estable en su genoma, una secuencia nucleotídica recombinante según una de las reivindicaciones 11 a 13, especialmente con la ayuda de un vector según la reivindicación 14.
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