ES2307320T3 - Una region reguladora de 5' de oleosina para la modificacion de la composicion lipidica de semillas de plantas. - Google Patents

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Abstract

Un "cassette" de expresión que comprende la región reguladora 5'' de oleosina que dirige la expresión específica en la semilla, consistente en la secuencia nucleotídica que se expone en la SEQ ID NO:12, enlazada operativamente a al menos un ácido nucleico que codifica un gen heterólogo de Delta6-desaturasa.

Description

Una región reguladora de 5' de oleosina para la modificación de la composición lípidica de semillas de plantas.
Antecedentes de la invención
Tradicionalmente se ha modificado el contenido de aceite de semillas por medio del desarrollo de variedades vegetales. El empleo de tecnología de ADN recombinante para alterar la composición del aceite de semillas puede acelerar este proceso, y en algunos casos modificar los aceites de semillas de un modo que no se puede conseguir sólo con el desarrollo de variedades. La composición del aceite de Brassica ha sido alterada de manera significativa mediante la modificación de la expresión de diversos genes del metabolismo lipídico. Estas manipulaciones de la composición de los aceites de semillas se han centrado en modificar la proporción de ácidos grasos que son componentes endógenos. Por ejemplo, la represión antisentido del gen de la \Delta12-desaturasa en la semilla de colza transgénica ha dado como resultado un incremento en el contenido de ácido oleico de hasta 83% (Topfer y otros, 1995, Science 268:681-686).
Se han producido algunos intentos satisfactorios de modificar la composición de los aceites de semillas en plantas transgénicas introduciendo nuevos genes que permiten la producción de un ácido graso que la planta anfitriona no era antes capaz de sintetizar. Van de Loo y otros (1995, Proc. Natl. Acad. Sci USA 92:6743-6747) han conseguido introducir un gen de \Delta12-hidroxilasa en tabaco transgénico, dando como resultado la introducción de un ácido graso nuevo, el ácido ricinoleico, en el aceite de su semilla. La acumulación descrita era modesta en plantas que portaban constructos en los cuales la transcripción del gen de la hidroxilasa estaba bajo el control del promotor 35S del virus del mosaico de la coliflor (siglas inglesas CaMV). De manera similar, se han modificado plantas de tabaco para producir bajos niveles de ácido petroselínico mediante la expresión de una acil-ACP-desaturasa del cilantro (Cahoon y otros, 1992, Proc. Natl. Acad. Sci USA 89:11184-11188).
Los ácidos grasos de cadena larga (C18 y más), tienen un significativo valor económico como alimentos con importancia nutricional y médica, y también como productos industriales (Ohlrogge, J.B., 1994, Plant Physiol. 104:821-826). El ácido linoleico (18:2 \Delta9,12) y el ácido \alpha-linolénico (18:3 \Delta9,12,15) son ácidos grasos esenciales que se encuentran en muchos aceites de semilla. Mediante el desarrollo de variedades y la biotecnología se han manipulado los niveles de estos ácidos grasos en los cultivos que producen aceites de semilla (Ohlrogge y otros, 1991, Biochim. Biophys. Acta 1082:1-26; Topfer y otros, 1995, Science 268:681-686). Además, la producción de nuevos ácidos grasos en aceites de semilla puede tener un uso considerable tanto en aplicaciones relacionadas con la salud humana como en aplicaciones industriales.
Se cree que el consumo de aceites vegetales ricos en ácido \gamma-linolénico (siglas inglesas GLA) (18:3 \Delta6,9,12) alivia la hipercolesterolemia y otros trastornos clínicos afines ligados a la susceptibilidad frente a cardiopatías coronarias (Brenner R.R., 1976, Adv. Exp. Med. Biol. 83:85-101). Los beneficios terapéuticos del GLA presente en la dieta pueden ser consecuencia de su papel como precursor en la síntesis de prostaglandinas (Weete, J.D., 1980, en Lipid Biochemistry of Fungi and Other Organisms, Plenum Press, Nueva York, páginas 59-62). El ácido linoleico (18:2) (siglas inglesas LA) es transformado en ácido gamma-linolénico (18:3) (GLA) por la enzima \Delta6-desaturasa.
Pocos aceites de semilla contienen GLA, a pesar de sus elevados contenidos de ácido linoleico precursor. Ello se debe a la ausencia de actividad de \Delta6-desaturasa en la mayoría de los vegetales. Por ejemplo, sólo la borraja (Borago officinalis), la prímula u onagra (Oenothera biennis), y la grosella negra (Ribes nigrum) producen cantidades apreciables de ácido linolénico. De estas tres especies, sólo Oenothera y Borago se cultivan como fuente comercial de GLA. Sería beneficioso que se pudieran modificar aceites de semilla agrícolas con el fin de producir GLA en cantidades significativas, mediante la introducción de un gen heterólogo de \Delta6-desaturasa. También resultaría beneficioso que se pudieran producir en vegetales otros productos de expresión asociados con la síntesis de ácidos grasos y el metabolismo lipídico a niveles lo suficientemente elevados como para que sea factible la producción comercial de un producto de expresión particular.
Tal como se describe en el documento WO 96/21022, recientemente se ha aislado un gen cianobacteriano de \Delta^{6}-desaturasa. La expresión de este gen cianobacteriano en tabaco transgénico ha originado un nivel significativo, aunque bajo, de acumulación de GLA (Reddy y otros, 1996, Nature Biotech. 14:639-642). La solicitud de patente de EE.UU., presentada por el mismo solicitante que la presente, y también pendiente, con el número de serie 08,366,779, describe un gen de \Delta6-desaturasa aislado de la planta Borago officinalis y su expresión en la planta del tabaco bajo el control del promotor 35S de CaMV. Dicha expresión ha originado un nivel significativo, aunque bajo, de acumulación de GLA y de ácido octadecatetra-enoico (ODTA u OTA) en las semillas. Por tanto, existe la necesidad de un promotor que funcione en vegetales y que dirija de manera consistente una expresión a alto nivel de genes del metabolismo lipídico en semillas de plantas transgénicas.
Las oleosinas son abundantes proteínas de semilla que están asociadas con la membrana de monocapa de fosfolípido de los oleosomas. El primer gen de oleosina, el L3, ha sido clonado a partir del maíz mediante la selección de clones cuyos productos traducidos in vitro eran reconocidos por un anticuerpo anti-L3 (Vance y otros, 1987, J. Biol. Chem. 262:11275-11279). Posteriormente se han clonado diferentes isoformas de genes de oleosina procedentes de especies tan diversas como Brassica, soja, zanahoria, pino, y Arabidopsis (Huang, A.H.C., 1992, Ann. Reviews Plant Phys. and Plant Mol. Biol. 43:177-200; Kirik y otros, 1996, Plant Mol. Biol. 31:413-417; Van Rooijen y otros, 1992, Plant Mol. Biol. 18:1177-1179; Zou y otros, Plant Mol. Biol. 31:429-433. Las secuencias proteicas de oleosina predichas a partir de estos genes están muy conservadas, en especial en lo que se refiere al dominio hidrófobo central. Todas estas oleosinas comparten el rasgo característico de poseer tres dominios distintivos. En el extremo N-terminal está presente un dominio anfipático de 40-60 aminoácidos; en el centro se sitúa un dominio totalmente hidrófobo de 68-74 aminoácidos; y en el extremo C-terminal se sitúa un dominio en hélice \alpha anfipático de 33-40 aminoácidos (Huang, A.H.C., 1992).
Se han descrito, además, secuencias reguladoras 5' de un gen de oleosina que dirigen la expresión a alto nivel de genes del metabolismo lipídico en plantas transgénicas. De acuerdo con la presente invención, se describen constructos quiméricos que comprenden una región reguladora 5' de oleosina enlazada operativamente a la secuencia codificadora de un gen del metabolismo lipídico tal como un gen de \Delta6-desaturasa. Plantas transgénicas que comprenden los constructos quiméricos que son dicho objeto producen niveles de GLA que se acercan al nivel encontrado en las escasas especies vegetales que producen GLA de modo natural, tales como la prímula u onagra (Oenothera biennis).
Sumario de la invención
La presente invención proporciona "cassettes" de expresión y vectores de expresión que comprenden la región reguladora 5' de oleosina que dirige la expresión específica en la semilla, consistentes en la secuencia nucleotídica que se indica en la SEQ ID NO:12, enlazada operativamente a al menos un ácido nucleico que codifica un gen heterólogo de \Delta6-desaturasa.
También se proporcionan vectores de transformación vegetal que comprenden los cassettes de expresión y vectores de expresión, así como células vegetales transformas por estos vectores, y plantas y su progenie que contienen los vectores.
En otro aspecto se describe un método para producir una planta con niveles incrementados de un producto de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico.
En particular, se describe un método para producir una planta con niveles incrementados de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico, transformando una planta con los cassettes de expresión y vectores de expresión objeto de la presente solicitud, que comprenden una región reguladora 5' de oleosina y una secuencia codificadora de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico.
En otro aspecto, se describe un método para co-suprimir un gen nativo de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico, transformando una planta con los cassettes de expresión y vectores de expresión objeto de la presente solicitud, que comprenden una región reguladora 5' de oleosina y una secuencia codificadora de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico.
Un aspecto adicional describe un método para disminuir la producción de un gen vegetal nativo tal como un gen de la síntesis de ácidos grasos o un gen del metabolismo lipídico, transformando un vegetal con un vector de expresión que contiene una región reguladora 5' de oleosina enlazada a una secuencia de ácido nucleico complementaria a un gen vegetal nativo.
También se describen métodos para modular los niveles de un gen heterólogo tal como un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico transformando un vegetal con los cassettes de expresión y vectores de expresión objeto de la presente solicitud.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra la secuencia nucleotídica y la correspondiente secuencia aminoacídica del gen de la \Delta6-desaturasa de borraja (SEQ ID NO:1). Se ha recuadrado el motivo de fijación a heme de citocromo b5, y se han subrayado los motivos ricos en histidina (siglas inglesas HRM) de fijación a metal, putativos. Se han subrayado con líneas de puntos los motivos reconocidos por los cebadores (análisis por reacción en cadena de polimerasa, siglas inglesas PCR), es decir, tgg aaa tgg aac cat aa; y gag cat cat ttg ttt cc.
La Fig. 2 es un dendrograma que muestra la similitud de la \Delta6-desaturasa de borraja respecto a otras desaturasas unidas a membrana. Se comparó la secuencia de aminoácidos de la \Delta6-desaturasa de borraja con otras desaturasas conocidas usando Gene Works (IntelliGenetics). Los valores numéricos se refieren a las distancias filogenéticas relativas entre los subgrupos comparados.
La Figura 3A proporciona un perfil de cromatografía gas-líquido de los ésteres metílicos de ácidos grasos (siglas inglesas FAMES) derivados de tejido foliar de un tabaco de tipo natural "Xanthi".
La Figura 3B proporciona un perfil de cromatografía gas-líquido de los FAMES derivados de tejido foliar de una planta de tabaco transformada con el cADN de la \Delta6-desaturasa de borraja bajo control transcripcional del promotor 35S de CaMV (pAN2). Se indican los picos correspondientes al linoleato (18:2) de metilo, \gamma-linolenato (18:3\gamma) de metilo, \alpha-linolenate (18:3\alpha) de metilo, y octadecatetraenoato (18:4) de metilo.
La Figura 4 muestra la secuencia nucleotídica y la correspondiente secuencia aminoacídica del cADN de AtS21 de oleosina (SEQ ID NO:3).
La Figura 5 es un mapa ácido-base de la proteína AtS21 predicha, generado por el programa DNA Strider 1.2.
La Figura 6 es un gráfico Kyte-Doolittle de la proteína AtS21 predicha, generado por el programa DNA Strider 1.2.
La Figura 7 es un alineamiento de secuencias de oleosinas aisladas de Arabidopsis. Se alinearon entre sí secuencias de oleosina publicadas o depositadas en las bases de datos EMBL, BCM, NCBI, empleando el programa GeneWorks® 2.3. Se han recuadrado con rectángulos los restos idénticos. Las siete secuencias se dividen en tres grupos. El primer grupo incluye AtS21 (SEQ ID NO:5), X91918 (SEQ ID NO:6) y Z29859 (SEQ ID NO:7). El segundo grupo incluye X62352 (SEQ ID NO:8) y Ato13 (SEQ ID NO:9). El tercer grupo incluye X91956 (SEQ ID NO:10) y L40954 (SEQ ID NO:11). Se indican con sombreado las diferencias en los restos de aminoácidos dentro del mismo grupo. Ato2/Z54164 es idéntica a AtS21. La secuencia Ato13 (número de entrada Z541654 en la base de datos EMBL) no se encuentra realmente descrita en la base de datos EMBL. El número de entrada Z54165 designa a la misma secuencia que el Z54164, que es Ato12.
La Figura 8A es un análisis tipo Northern del gen AtS21. Se hibridó una tinción en gel de ARN que contenía 10 microgramos de ARN total extraída de flores (F), hojas (L), raíces (R), semillas en desarrollo (Se), y vainas de silicua en desarrollo (Si) de Arabidopsis, con una sonda preparada a partir del cADN de longitud completa de AtS21.
La Figura 8B es un análisis tipo Southern del gen AtS21. Se hibridó una tinción en gel de ADN que contenía diez microgramos de ADN genómico digerido con BamHI (B), EcoRI (E), HindIII (H), SacI (S), y XbaI (X), con una sonda preparada a partir del cADN de longitud completa de AtS21.
La Figura 9 es la secuencia nucleotídica del fragmento SacI del ADN genómico de AtS21 (SEQ ID NO:12). Las secuencias de promotor e intrón están en mayúsculas. Los fragmentos correspondientes a las secuencia de cADN de AtS21 están en minúsculas. Se han sombreado el primer codón ATG y una caja TATA putativa. Se ha recuadrado la secuencia complementaria al cebador 21P para la amplificación por PCR. Se han subrayado un elemento de respuesta a ácido abscísico (siglas inglesas ABRE) putativo y dos repeticiones de 14 pares de bases.
La Figura 10 es un mapa del constructo "promotor AtS21/GUS" (pAN5).
La Figura 11A muestra la expresión génica de AtS21/GUS en la yema floral y hojas de Arabidopsis.
La Figura 11B muestra la expresión génica de AtS21/GUS en silicuas de Arabidopsis.
La Figura 11C muestra la expresión génica de AtS21/GUS en semillas de Arabidopsis en desarrollo.
Las Figuras 11D a 11J muestran la expresión génica de AtS21/GUS en embriones de Arabidopsis en desarrollo.
La Figura 11K muestra la expresión génica de AtS21/GUS en la raíz y pelos radiculares de una plántula joven de Arabidopsis.
La Figura 11L muestra la expresión génica de AtS21/GUS en cotiledones y en el ápice caulinar de una plántula de Arabidopsis con cinco días de edad.
Las Figuras 11M y 11N muestran la expresión génica de AtS21/GUS en cotiledones y en el ápice caulinar de plántulas de Arabidopsis con 5-15 días de edad.
La Figura 12A muestra la expresión génica de AtS21/GUS en embriones y endospermio de tabaco.
La Figura 12B muestra la expresión génica de AtS21/GUS en semillas de tabaco en germinación.
La Figura 12C muestra la expresión génica de AtS21/GUS en una plántula de tabaco con 5 días de edad.
La Figura 12D muestra la expresión génica de AtS21/GUS en plántulas de tabaco con 5-15 días de edad.
La Figura 13A es un análisis tipo Northern que muestra los niveles de mARN de AtS21 en plántulas de Arabidopsis de tipo natural en desarrollo. En la pista 1 se aplicó ARN de semillas en desarrollo, en la pista 2 se aplicó ARN de semillas empapadas durante 24-48 horas, en la pista 3: plántulas de 3 días; en la pista 4: plántulas de 4 días; en la pista 5: plántulas de 5 días; en la pista 6: plántulas de 6 días; en la pista 7: plántulas de 9 días; en la pista 8: plántulas de 12 días; La sonda fue cADN de AtS21 marcado. La exposición tuvo lugar durante una hora a -80ºC.
La Figura 13B es la misma tinción que en la Figura 13A, salvo que la exposición tuvo lugar durante 24 horas a -80ºC.
La Figura 13C es la misma tinción mostrada en las Figuras 13A y 13B después de arrancar e hibridar a una sonda de gen de tubulina de Arabidopsis. La banda pequeña en la pista 1 y en la pista 2 es el remanente de la anterior sonda AtS21. La exposición tuvo lugar durante 48 horas a -80ºC.
La Figura 14 es un gráfico que compara las actividades de GUS expresadas por los promotores AtS21 y 35S. Las actividades de GUS expresadas por el promotor AtS21 en semillas en desarrollo y hojas de Arabidopsis están representadas al lado de las expresadas por el promotor 35S. En la parte derecha de la figura se han dibujado las actividades de GUS expresadas por el promotor AtS21 en semillas secas y hojas de tabaco. La actividad de GUS en las hojas de tabaco es tan baja que no se ve ninguna columna. "G-H" significa el estadio de "globular" a "corazón"; "H-T" significa el estadio de "corazón" a "torpedo"; "T-C" significa el estadio de "torpedo" a cotiledón; "Early C" significa cotiledón temprano; "Late C" significa cotiledón tardío. En la Tabla 2 se indican las desviaciones típicas.
La Figura 15A es un análisis mediante transferencia de ARN en gel realizados sobre muestras de 5 \mug de ARN aislado de hoja, raíz y tejido de embrión de 12 días post-polinización, de borraja, empleando como sonda de hibridación cADN de \Delta6-desaturasa de borraja marcado.
La Figura 15B muestra una gráfica correspondiente a los resultados del análisis tipo Northern del experimento mostrado en la Figura 15A.
La Figura 16A es una gráfica que muestra la acumulación relativa de ARN de legumina en embriones de borraja en desarrollo, basada en los resultados de la transferencia tipo Northern.
La Figura 16B es una gráfica que muestra la acumulación relativa de ARN de oleosina en embriones de borraja en desarrollo, basada en los resultados de la transferencia tipo Northern.
La Figura 16C es una gráfica que muestra la acumulación relativa de ARN de \Delta6-desaturasa en embriones de borraja en desarrollo, basada en los resultados de la transferencia tipo Northern.
La Figura 17 es un análisis PCR que demuestra la presencia del gen de delta 6-desaturasa de borraja en plantas de colza transformadas. En las pistas 1, 3 y 4 se aplicaron reacciones PCR llevadas a cabo con ADN de plantas transformadas con el gen de delta 6-desaturasa de borraja enlazado a la región reguladora 5' de oleosina; en la pista 2: ADN de plantas transformadas con el gen de delta 6-desaturasa de borraja enlazado a la región reguladora 5' de albúmina; en las pistas 5 y 6: ADN procedente de plantas no transformadas; en la pista 7: marcador de peso molecular ("escalera" de 1 kb (1 kb Ladder), Gibco BRL); en la pista 8: PCR sin ADN plantilla añadido; en la pista 9: testigo con ADN procedente de Agrobacterium tumefaciens EHA 105 que contiene el plásmido pAN3 (es decir, el gen de delta 6-desaturasa de borraja enlazado a la región reguladora 5' de oleosina).
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un "cassette" de expresión que comprende la región reguladora 5' de oleosina que dirige la expresión específica en la semilla, consistente en la secuencia nucleotídica que se expone en la SEQ ID NO:12, enlazada operativamente a al menos un ácido nucleico que codifica un gen heterólogo de \Delta6-desaturasa. Dicho cassette de expresión puede ser incorporado en diversos vectores con replicación autónoma a fin de construir un vector de expresión.
Se ha hallado, sorprendentemente, que plantas transformadas con los vectores de expresión de la presente invención producen niveles de GLA que se aproximan al nivel encontrado en las escasas especies vegetales que producen naturalmente GLA, tales como la onagra o prímula (Oenothera biennis).
Tal como se emplea en la presente memoria, el término "cassette" se refiere a una secuencia nucleotídica capaz de expresar un gen particular si dicho gen se inserta de manera que esté enlazado operativamente a una o más regiones reguladoras presentes en la secuencia nucleotídica. Tal como se emplea en la presente memoria, la frase "expresión específica en la semilla" se refiere a la expresión en diversas partes de la semilla de una planta, tales como el endospermio y el embrión.
Se puede conseguir un ácido nucleico aislado que codifica una región reguladora 5' de un gen de oleosina de la manera siguiente. Se aíslan clones genómicos de oleosina recombinantes mediante el escrutinio de una biblioteca de ADN genómico vegetal con cADN (o una porción del mismo) que representa mARN de oleosina. Se han aislado varios cADNs de oleosina diferentes. Los métodos empleados para aislar dichos cADNs, y las secuencias nucleotídicas y de aminoácidos correspondientes han sido publicados en los artículos de Kirik y otros, 1986, Plant Mol. Biol. 31:413-417; Zou y otros, Plant Mol. Biol. 31:429-433; Van Rooigen y otros, 1992, Plant Mol. Biol. 18:1177-1179.
El escrutinio de una biblioteca específica respecto al tejido, por sustracción virtual, y empleando una sonda de cADN para reacción en cadena de polimerasa aleatoriamente cebada (siglas inglesas RP-PCR) constituye otro método para obtener un cADN de oleosina útil para el escrutinio de una biblioteca de ADN genómico vegetal. La expresión "escrutinio por sustracción virtual" se refiere a un método en el cual se construye una biblioteca de cADN a partir de un tejido diana y se expone con baja densidad, de manera que se puedan separar fácilmente los clones individuales de cADN. Estos clones de cADN son explorados sistemáticamente de manera sustractiva con cantidades impulsoras (es decir, concentraciones de ADN que impulsan cinéticamente la reacción de hibridación) de sondas de cADN preparadas a partir de tejido o tejidos distintos del tejido diana (es decir, el tejido impulsor). Las placas hibridadas representan genes que están expresados tanto en el tejido diana como en los tejidos impulsores; Las placas no hibridadas representan genes que pueden ser específicos respecto al tejido diana, o bien ser genes de abundancia escasa que no pueden ser detectados por la sonda de cADN impulsor. Los cADNs no hibridados son seleccionados como genes específicos para el tejido diana, putativos, y ulteriormente se analizan mediante secuenciación en un solo paso e hibridación tipo Northern.
La PCR aleatoriamente cebada (siglas inglesas RP-PCR) implica la síntesis de grandes cantidades de sondas de cADN a partir de una cantidad traza de plantilla de cADN. El método combina el poder de amplificación de la PCR con la representación del cebado aleatorio con el fin de amplificar y marcar simultáneamente cADN de doble cadena en una reacción dentro de un solo tubo.
Sambrook y otros, 1989, en Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY, por ejemplo, o cualquiera de la miríada de manuales de laboratorio acerca de la tecnología de ADN recombinante que están ampliamente disponibles, proporcionan métodos considerados útiles para obtener ADN recombinante genómico de oleosina. Están disponibles, y son conocidas por un técnico con pericia ordinaria, multitud de técnicas para determinar secuencias nucleotídicas. Por ejemplo, se pueden subclonar fragmentos de restricción que contienen una región reguladora de oleosina en el sitio de polienlazador de un vector secuenciador tal como pBluescript (Stratagene). Después se puede determinar la secuencia de estos subclones pBluescript mediante el método de dideoxi de doble-cadena (Chen y Seeburg, 1985, DNA 4:165).
La región reguladora de oleosina comprende los nucleótidos 1-1267 de la Figura 9 (SEQ ID NO:12).
La región reguladora 5' de la presente invención se puede obtener mediante la digestión con endonucleasa o exonucleasa de restricción, de un clon genómico de oleosina. Así, por ejemplo, la secuencia nucleotídica o de aminoácidos conocida de la región codificadora de un gen de oleosina aislado (por ejemplo la Figura 7) se alinea con la secuencia de ácido nucleico o de aminoácidos deducida de un clon genómico de oleosina aislado y la secuencia flanqueante 5' (es decir, la secuencia aguas arriba del codón de inicio traduccional de la región codificadora) del clon genómico de oleosina aislado localizado.
La región reguladora 5' de oleosina tal como se expone en la SEQ ID NO:12 (nucleótidos 1-1267 de la Figura 9) se puede generar a partir de un clon genómico que tiene una o las dos secuencias o secuencias codificadoras flanqueantes 5' en exceso mediante deleción mediada por exonucleasa III. Esto se consigue digiriendo con exonucleasa III (exoIII) un ADN adecuadamente preparado, y separando porciones alícuotas a intervalos de tiempo crecientes durante la digestión. Se pueden secuenciar los fragmentos de ADN cada vez más pequeños resultantes a fin de determinar el punto final exacto de las deleciones. Existen varios sistemas comercialmente disponibles que emplean exonucleasa III (exoIII) para crear tales series de deleción, por ejemplo el sistema "Erase-A-Base" de Promega Biotech. Como alternativa, se pueden definir cebadores de PCR que permitan la amplificación directa de las regiones reguladoras que son objeto de la presente memoria.
Empleando las mismas metodologías, un técnico con pericia ordinaria puede generar uno o más fragmentos por deleción de los nucleótidos 1-1267, tal como se expone en la SEQ ID NO:12.
La identificación de secuencias reguladoras 5' de oleosina que dirigen la expresión específica en las semillas y que comprenden los nucleótidos 1-1267 de la SEQ ID NO:12, y de modificaciones o fragmentos de deleción de las mismas, se puede conseguir mediante fusiones transcripcionales de secuencias específicas con las secuencias codificadoras de un gen heterólogo, transferencia del gen quimérico a un anfitrión apropiado, y detección de la expresión del gen heterólogo. El ensayo empleado para detectar la expresión depende de la naturaleza de la secuencia heteróloga. Por ejemplo, habitualmente se emplean genes informadores, ilustrados por la cloranfenicol-acetiltransferasa y la \beta-glucuronidasa (GUS), para evaluar la competencia transcripcional y traduccional de constructos quiméricos. Existen ensayos estándar para detectar de manera sensible la enzima informadora en un organismo transgénico. El gen de la \beta-glucuronidasa (GUS) es útil como informador de la actividad de promotor en vegetales transgénicos gracias a la elevada estabilidad de la enzima en las células vegetales, la carencia de actividad intrínseca de \beta-glucuronidasa en las plantas superiores, y a la disponibilidad de un ensayo fluorimétrico cuantitativo y de una técnica de localización histoquímica. Jefferson y otros (1987, EMBO J 6:3901) han establecido procedimientos estándar para la detección bioquímica e histoquímica de actividad de GUS en tejidos vegetales. Los ensayos bioquímicos se llevan a cabo mezclando lisados de tejido vegetal con 4-metilumbeliferil-\beta-D-glucurónido, un sustrato fluorimétrico para GUS, incubando durante una hora a 37ºC, y midiendo después la fluorescencia de la 4-metil-umbeliferona resultante. La localización histoquímica de la actividad de GUS se determina incubando muestras de tejido vegetal en 5-bromo-4-cloro-3-indolil-glucurónido (X-Gluc) durante unas 18 horas a 37ºC, y observando el patrón de tinción de X-Gluc. La construcción de los mencionados genes quiméricos permite definir secuencias reguladoras específicas y demuestra que estas secuencias pueden dirigir la expresión de genes heterólogos de una manera específica respecto a las semillas.
Otro aspecto de la invención se refiere a cassettes de expresión y vectores de expresión (también denominados "genes quiméricos" en la presente memoria) que comprenden una región reguladora 5' de un gen de oleosina que dirige la expresión específica en las semillas, enlazado operacionalmente a la secuencia codificadora de un gen heterólogo de manera tal que el elemento regulador es capaz de controlar la expresión de un ácido nucleico que codifica un gen heterólogo de \Delta6-desaturasa. En caso necesario, en los constructos quiméricos se incluyen elementos reguladores adicionales o partes de estos elementos suficientes para provocar una expresión que tenga como resultado la producción de una cantidad eficaz del polipéptido codificado por el gen heterólogo. Los ejemplos de genes del metabolismo lipídico incluyen desaturasas lipídicas tales como \Delta6-desaturasas, \Delta12-desaturasas, \Delta15-desaturasas y otras desaturasas afines tales como estearoil-ACP desaturasas, proteínas portadoras de acilo (siglas inglesas ACP), tioesterasas, acetil-transacilasas, acetil-coA carboxilasas, ketoacil-sintasas, malonil-transacilasas, y elongasas. Se han aislado y caracterizado estos genes del metabolismo lipídico a partir de diversas especies de bacterias y vegetales. En la bibliografía publicada se describen sus secuencias nucleotídicas codificadoras y métodos para aislar dichas secuencias codificadoras, que están ampliamente disponibles para los especialistas en la técnica.
En particular, los genes de \Delta6-desaturasa descritos en el documento WO 96/21022 y en la solicitud de patente de de EE.UU., presentada por el mismo solicitante que la presente, y también pendiente, con el número de serie 08/366,779, presentada el 30 de diciembre de 1994, son considerados genes del metabolismo lipídico particularmente útiles en la práctica de la presente invención.
Los genes quiméricos de la presente invención se construyen ligando una región reguladora 5' de un ADN genómico de oleosina tal como se expone en la SEQ ID NO:12, a la secuencia codificadora de un gen heterólogo. La yuxtaposición de estas secuencias se puede conseguir de varias maneras. En una realización preferida, el orden de las secuencias, de 5' a 3', es una región reguladoras 5' de oleosina (que incluye un promotor), una secuencia codificadora, y una secuencia de terminación que incluye un sitio de poliadenilación.
Las técnicas estándar para la construcción de tales genes quiméricos son bien conocidas por los expertos con pericia ordinaria en la técnica y se pueden encontrar en referencias tales como Sambrook y otros (1989). Se dispone de toda una variedad de estrategias para ligar fragmentos de DNA, cuya elección depende de la naturaleza de los extremos de los fragmentos de DNA. Un técnico con pericia ordinaria en la técnica reconocerá que, para que se exprese el gen heterólogo, el constructo requiere elementos de promotor y señales para una poliadenilación eficaz del transcripto. Así, se puede ligar directamente la región reguladora 5' que contiene la secuencia promotora de consenso conocida como "caja" TATA a una secuencia codificadora heteróloga sin promotor.
Los fragmentos de restricción o de deleción que contienen la caja TATA de oleosina se ligan con orientación hacia adelante a un gen heterólogo sin promotor tal como la secuencia codificadora de la \beta-glucuronidasa (GUS). Un especialista en la técnica reconocerá que las regiones reguladoras 5' de oleosina que son objeto de la presente solicitud pueden ser aportadas por otros medios, por ejemplo la síntesis química o enzimática. El extremo 3' de una secuencia codificadora heteróloga está opcionalmente ligado a una secuencia de terminación que comprende un sitio de poliadenilación, ilustrado por, pero sin quedar limitado a éstos, el sitio de poliadenilación de la nopalina-sintasa, o el sitio de poliadenilación 7 del gen del T-ADN de la octopina. Como alternativa, el sitio de poliadenilación puede ser aportado por el gen heterólogo.
Se describen además métodos para incrementar los niveles de genes heterólogos en las semillas de la planta. De acuerdo con dichos métodos, los cassettes de expresión y vectores de expresión objeto de la presente solicitud se introducen en un vegetal con el fin de provocar la expresión de un gen heterólogo. Por ejemplo, se proporciona un método para producir una planta con niveles incrementados de un producto de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico, mediante la transformación de una célula vegetal con un vector de expresión que comprende una región reguladora 5' de oleosina enlazada operativamente a un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico, y la regeneración de una planta con niveles incrementados del producto de dicho gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico.
También se describen métodos para reducir los niveles de un producto de un gen que es nativo de una planta, que comprenden transformar una célula vegetal con un vector de expresión que comprende una región reguladora de oleosina enlazada operativamente a una secuencia de ácido nucleico que es complementaria con el gen vegetal nativo. Así, se reducen los niveles de producto endógeno del gen vegetal nativo a través del mecanismo conocido como regulación antisentido. Así, por ejemplo, se reducen los niveles de un producto de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico, transformando una planta con un vector de expresión que comprende una región reguladora 5' de oleosina objeto de la presente solicitud enlazada operativamente a una secuencia de ácido nucleico que es complementaria con una secuencia de ácido nucleico que codifica un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico.
La presente invención describe también un método para co-suprimir un gen que es nativo de una planta, el cual comprende transformar una célula vegetal con un vector de expresión que comprende una región reguladora 5' de oleosina objeto de la presente solicitud, enlazada operativamente a una secuencia de ácido nucleico que codifica el gen vegetal nativo. Así, se reducen los niveles de producto endógeno del gen vegetal nativo a través del mecanismo conocido como co-supresión. Así, por ejemplo, se reducen los niveles de un producto de un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico, transformando una planta con un vector de expresión que comprende una región reguladora 5' de oleosina objeto de la presente solicitud enlazada operativamente a una secuencia de ácido nucleico que codifica un gen de la síntesis de ácidos grasos o del metabolismo lipídico nativo de la planta. Aunque el mecanismo exacto de la co-supresión no se entiende por completo, un especialista en la técnica estará familiarizado con trabajos publicados que informan de las condiciones experimentales y los resultados asociados con la co-supresión (Napoli y otros, 1990, The Plant Cell 2:270-289; Van der Krol, 1990, The Plant Cell 2:291-299.
Para proporcionar una expresión regulada de los genes heterólogos, se transforman plantas con las construcciones de gen quimérico de la invención. Los métodos de transferencia génica son bien conocidos en la técnica. Se pueden introducir los genes quiméricos en plantas mediante el procedimiento de transformación-regeneración del disco foliar según han descrito Horsch y otros, 1985, Science 227:1229. También se pueden emplear, y están dentro del alcance de la invención, otros métodos de transformación tales como el cultivo de protoplastos (Horsch y otros, 1984, Science 223:496, DeBlock y otros, 1984, EMBO J. 2:2143, Barton y otros, 1983, Cell 32:1033). En una realización preferida, se transforman plantas con vectores derivados de Agrobacterium, tales como los descritos por Klett y otros (1987) Annu. Rev. Plant Physiol. 38:467. Están disponibles otros métodos bien conocidos para insertar los genes quiméricos de la presente invención en células vegetales. Tales métodos alternativos incluyen los enfoques biolísticos (Klein y otros, 1987, Nature 327, 70), electroporación, absorción del DNA inducida químicamente, y uso de virus o polen como vectores.
Cuando sea necesario para el método de transformación, los genes quiméricos de la presente invención se pueden insertar en un vector de transformación vegetal, por ejemplo el vector binario descrito por Bevan, M., 1984, Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721. Se pueden obtener derivados de vectores de transformación vegetales modificando el sistema natural de transferencia de genes de Agrobacterium tumefaciens. El sistema natural comprende plásmidos Ti (inductores de tumores) de gran tamaño que contienen un gran segmento, conocido como T-ADN, que se transfiere a las plantas transformadas. Otro segmento del plásmido Ti, la región vir, es responsable de la transferencia del T-DNA. La región del T-DNA está flanqueada por repeticiones terminales. En los vectores binarios modificados, se han eliminado los genes inductores de tumores y se utilizan las funciones de la región vir para transferir ADN exógeno flanqueado por las secuencias flanqueantes del T-ADN. La región T contiene también un marcador que permite la selección por resistencia a antibióticos, y un sitio múltiple de clonación para insertar secuencias para ser transferidas. Tales cepas modificadas por ingeniería genética se conocen como cepas "desarmadas" de A. tumefaciens, y permiten la transferencia eficaz de secuencias flanqueadas por la región T hacia el genoma nuclear de las
plantas.
Se inoculan discos foliares esterilizados superficialmente, y otros tejidos susceptibles, con A. tumefaciens que contiene el ADN extraño "desarmado", se cultivan durante varios días, y después se transfieren a medio que contiene antibióticos. Luego se seleccionan los brotes transformados, una vez que han echado raíces en un medio que contiene el antibiótico apropiado, y se trasfieren al suelo. Se polinizan las plantas transgénicas, y se recogen semillas de estas plantas y se hacen crecer en medio antibiótico.
Se puede seguir la expresión de un gen heterólogo o informador en semillas en desarrollo, plántulas jóvenes y plantas maduras, mediante ensayos inmunológicos, histoquímicos o de actividad. Tal como se ha descrito en la presente memoria, la elección de un ensayo para la expresión del gen quimérico depende de la naturaleza de la región codificadora heteróloga. Por ejemplo, se puede emplear el análisis tipo Northern para evaluar la transcripción si se dispone de sondas nucleotídicas apropiadas. Si se dispone de anticuerpos contra el polipéptido codificado por el gen heterólogo, se pueden emplear el análisis tipo Western y la localización inmunohistoquímica para evaluar la producción y localización del polipéptido. En función del gen heterólogo, se pueden emplear ensayos bioquímicos apropiados. Por ejemplo, las acetiltransferasas se detectan midiendo la acetilación de un sustrato estándar. Se puede determinar la expresión de un gen de desaturasa lipídica mediante el análisis de los ésteres metílicos de ácidos grasos (FAMES).
Otro aspecto de la presente invención proporciona plantas transgénicas o una progenie de estas plantas que contienen los genes quiméricos de la invención. Se contemplan tanto plantas monocotiledóneas como dicotiledóneas. Se transforman células vegetales con los genes quiméricos mediante cualquiera de los métodos de transformación vegetal antes descritos. La célula vegetal transformada, usualmente en forma de un cultivo de callo, disco foliar, explante o planta completa (por medio del método de infiltración a vacío de Bechtold y otros, 1993, C.R. Acad. Sci. Paris, 316:1194-1199) se regenera para dar una planta transgénica completa mediante métodos bien conocidos para un especialista en la técnica (por ejemplo Horsch y otros, 1985, Science 227:1129). En una realización preferida, la planta transgénica es girasol, algodón, colza, maíz, tabaco, Arabidopsis, cacahuete o soja. Puesto que la progenie de las plantas transformadas hereda los genes quiméricos, se utilizan semillas o esquejes de plantas transformadas para mantener la línea transgénica.
Los siguientes ejemplos ilustran de forma adicional la invención.
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Ejemplo 1
Aislamiento de ARN polisómico fijado a membrana y construcción de biblioteca de cADN de borraja
Se aislaron polisomas unidos a membrana a partir de semillas de borraja 12 días después de la polinización (12 dpp) empleando el protocolo establecido para guisantes por Larkins y Davies (1975, Plant Phys. 55: 749-756). Se extrajo ARN de los polisomas de la manera descrita por Mechler (1987, Methods in Enzymology 152:241-248, Academic Press). Se aisló ARN Poli-A^{+} del ARN polisómico unido a membrana, mediante el empleo de perlas Oligotex-dT (R) (Qiagen).
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Se preparó el correspondiente cADN usando el kit de síntesis de cADN ZAP, de Stratagene. La biblioteca de cADN se construyó en el vector lambda ZAP II (Stratagene) usando el kit lambda ZAP II. La biblioteca principal se empaquetó con extracto de empaquetamiento Gigapack II Gold (Stratagene).
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Ejemplo 2
Aislamiento de un cADN de \Delta6-desaturasa de borraja Protocolo de hibridación
La biblioteca de cADN de borraja amplificado se traspasó a placas con baja densidad (500 pfu en placas de Petri de 150 mm). Se redujeron (se sustrajeron de los cADNs totales) cADNs de proteínas de almacenamiento en semillas altamente predominantes mediante escrutinio con los cADNs correspondientes.
Se generaron sondas de hibridación para cribar la biblioteca de cADN de borraja mediante el uso de síntesis de ADN aleatoriamente cebado, tal como ha sido descrito por Ausubel y otros (1994, Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Interscience, N.Y.) y correspondieron con cADNs de proteínas de almacenamiento en semillas, expresadas abundantemente y previamente identificadas. Los nucleótidos no incorporados se retiraron mediante el uso de una columna de centrifugado G-50 (Boehringer Manheim). La sonda se desnaturalizó para la hibridación por ebullición en un baño de agua durante 5 minutos, después se enfrió rápidamente en hielo. Se pre-hibridaron filtros de nitrocelulosa que portaban bacteriófago recombinante fijado, a 60ºC y durante 2-4 horas en disolución de hibridización [4X SET (NaCl 600 mM, Tris-HCl 80 mM, Na_{2}EDTA 4 mM; pH 7,8), 5X reactivo de Denhardt (albúmina sérica de bovino al 0,1%, Ficoll al 0,1%, y polivinilpirrolidona al 0,1%), ADN de esperma de salmón desnaturalizado 100 \mug/ml, poliadenina 50 \mug/ml, y policitidina 10 ug/ml]. Se reemplazó todo ello con disolución de hibridización fresca a la cual se había añadido sonda radiactiva desnaturalizada (disolución de hibridización 2 ng/ml). Se incubaron los filtros a 60ºC, con agitación, durante una noche. Se lavaron secuencialmente los filtros en 4X, 2X, y 1X SET (NaCl 150 mM, Tris-HCl 20 mM, Na_{2}EDTA 1 mM; pH 7,8) durante 15 minutos cada vez, a 60ºC. Se dejaron secar al aire los filtros y se expusieron después a película de rayos X durante 24 horas con pantallas intensificadoras,
a -80ºC.
Se escindieron las placas no hibridantes usando el protocolo y reactivos de escisión de Stratagene. Se usaron las colonias bacterianas resultantes para inocular cultivos líquidos y se secuenciaron bien manualmente o bien mediante un secuenciador automatizado ABI.
Secuenciación aleatoria de cADNs a partir de una biblioteca polisómica unida a la membrana de semilla (12 DDP) de borraja
Se secuenció una vez cada uno de los cADN correspondientes a una placa no hibridante, y se generó una etiqueta de secuencia generada a partir de 200-300 pares de bases. Toda la secuenciación se realizó mediante secuenciación en ciclos (Epicentre). Se generaron más de 300 etiquetas de secuencia expresada (siglas inglesas ESTs). Se comparó cada una de las etiquetas de secuencia con la base de datos GenBank empleando el algoritmo BLAST (Altschul y otros, 1990, J. Mol. Biol. 215:403-410). Se identificaron varios genes del metabolismo lipídico, entre ellos el de la \Delta6-desaturasa.
Las búsquedas en base de datos con el clon de cADN denominado mbp-65, utilizando BLASTX con la base de datos GenBank, dieron como resultado una coincidencia significativa con la \Delta6-desaturasa de Synechocystis ya aislada. Se determinó, sin embargo, que mbp-65 no era un cADN de longitud completa. Se aisló un cADN de longitud completa usando el mbp-65 para escrutar la biblioteca polisómica unida a membrana, de borraja. Se denominó pAN1 al clon resultante, y se determinó la secuencia del inserto de cADN de pAN1 mediante el método de secuenciación cíclica. Se comparó la secuencia de aminoácidos deducida del marco de lectura abierta (Fig. 1, SEQ ID NO:1) con otras desaturasas conocidas, empleando el programa de alineación de proteínas Geneworks (IntelligGenetics). Esta alineación indicó que el inserto de cADN de pAN1 era el gen de \Delta6-desaturasa de borraja.
El dendrograma resultante (Figura 2) muestra que las \Delta^{15}-desaturasas y las \Delta^{12}-desaturasas comprenden dos grupos. La secuencia de borraja ahora aislada y la \Delta^{6}-desaturasa de Synechocystis aislada con anterioridad (patente de EE.UU. número 5,552,306) formaban un tercer grupo distinto. Una comparación de los motivos de aminoácidos comunes a las desaturasas y de los que se cree que están implicados catalíticamente en la fijación a metal, ilustra la similitud global de la proteína codificada por el gen de borraja con respecto a las desaturasas en general y con respecto a la \Delta^{6}-desaturasa de Synechocystis en particular (Tabla 1). Al mismo tiempo, la comparación de los motivos en la Tabla 1 indica diferencias definidas entre esta proteína y otras desaturasas vegetales. Además, la secuencia de borraja se distingue también de desaturasas de ácido graso asociadas a membrana vegetales conocidas, por la presencia de un motivo de fijación a heme conservado en proteínas de citocromo b_{5} (Schmidt y otros, 1994, Plant Mol. Biol. 26:631-642) (Figura 1). Así, aunque estos resultados sugieren claramente que el cADN aislado era un gen de \Delta^{6}-desaturasa de borraja, se necesitaba confirmación adicional. Para confirmar la identidad del cADN de \Delta6-desaturasa de borraja, se clonó el inserto de cADN de pAN1 en un cassette de expresión para conseguir una expresión estable. Se preparó el vector pBI121 (Jefferson y otros, 1987, EMBO J. 6:3901-3907) para ligación por digestión con BamHI y EcoICR I (un isoesquizómero de SacI que deja extremos "romos"; disponible de Promega) que escinde la región codificadora de GUS dejando intactos el promotor 35S y el terminador NOS. El cADN de la \Delta^{6}-desaturasa de borraja fue escindido del plásmido recombinante (pAN1) por digestión con BamHI y XhoI. El extremo XhoI se hizo romo llevando a cabo una reacción de relleno catalizada por el fragmento de Klenow de la ADN-polimerasa I. Después se clonó este fragmento en los sitios BamHI/EcoICR I de pBI121.1, dando como resultado el plásmido
pAN2.
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TABLA 1 Comparación de motivos de aminoácidos comunes en desaturasas unidas a membrana
1
Ejemplo 3
Producción de plantas transgénicas y preparación y análisis de ésteres metílicos de ácidos grasos (FAMEs)
Se empleó el plásmido de expresión pAN2 para transformar tabaco (Nicotiana tabacum cv. xanthi) mediante Agrobacterium tumefaciens según procedimientos habituales (Horsch y otros, 1985, Science 227:1229-1231; Bogue y otros, 1990, Mol. Gen Genet. 221:49-57), con la diferencia de que los transformantes iniciales se seleccionaron sobre kanamicina 100 ug/ml.
Se congeló en nitrógeno líquido tejido procedente de plantas transgénicas, y se liofilizó durante una noche. Se prepararon FAMEs de la manera descrita por Dahmer y otros (1989) J. Amer. Oil. Chem. Soc. 66: 543-548. En algunos casos, el disolvente se evaporó de nuevo, y los EMAGs se resuspendieron en acetato de etilo y se extrajeron una vez con agua desionizada para retirar cualquier contaminante soluble en agua. Se analizaron los FAMEs empleando un cromatógrafo gas-líquido Tracor-560 tal como se ha descrito con anterioridad (Reddy y otros, 1996, Nature Biotech. 14:639-642).
Tal como muestra la Figura 3, las hojas de tabaco transgénico que contienen el cADN de borraja produjeron tanto GLA como ácido octadecatetraenoico (OTA) (18:4 \Delta6,9,12,15). Por tanto, estos resultados demuestran que el cADN aislado codifica una \Delta6-desaturasa de borraja.
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Ejemplo 4
Expresión de \Delta6-desaturasa en borraja
Se estudió la expresión nativa de \Delta6-desaturasa mediante análisis tipo Northern sobre ARN derivado de tejidos de borraja. Se aisló ARN de embriones de borraja en desarrollo, siguiendo el método de Chang y otros, 1993, Plant Mol. Biol. Rep. 11:113-116. Se separó electroforéticamente el ARN sobre geles de formaldehído-agarosa, se transfirió a membranas de nylon mediante transferencia capilar, y se inmovilizó por calentamiento a 80ºC durante 30 minutos, siguiendo protocolos estándar (Brown T., 1996, en Current Protocols in Molecular Biology, compilado por Auselbel y otros [Greene Publishing y Wiley-Interscience, Nueva York] páginas 4.9.1-4.9.14.). Se preincubaron los filtros a 42ºC en una disolución que contenía 50% de formamida desionizada, 5X reactivo de Denhardt, 5X SSPE (NaCl 900 mM; fosfato sódico 5,0 mM, pH 7,7; y EDTA 5 mM), SDS al 0,1%, y ADN de esperma de salmón desnaturalizado, a 200 \mug/ml. Al cabo de dos horas se añadieron los filtros a una disolución fresca con la misma composición, añadiendo sonda de hibridación radiactiva desnaturalizada. En este caso, las sondas utilizadas fueron cADN de legumina de borraja (Figura 16A), cADN de oleosina de borraja (Fig. 16B), y cADN de \Delta6-desaturasa de borraja (pAN1, Ejemplo 2) (Figura 16C). Los cADNs de legumina y de oleosina de borraja fueron aislados mediante clonación EST y se identificaron por comparación con la base de datos GenBank empleando el algoritmo BLAST tal como se ha descrito en el Ejemplo 2. La variación en la carga se corrigió por normalización a los niveles de mARN de EF1\alpha de borraja. Se identificó el mARN de EF1\alpha correlacionándolo con el correspondiente cADN obtenido mediante el análisis EST descrito en el Ejemplo 2. Se hibridaron los filtros a 42ºC durante 12-20 horas, y después se lavaron de la manera que se ha descrito antes (salvo que la temperatura era 65ºC), se secaron al aire, y se expusieron a película de rayos X.
Tal como se muestra en las Figuras 15A y 15B, la \Delta6-desaturasa se expresa principalmente en la semilla de borraja. Las semillas de borraja alcanzan la maduración entre 18 y 20 días después de la polinización (dpp). La expresión del mARN de \Delta6-desaturasa se produce en todos los puntos temporales recogidos (8-20 dpp), pero parece máxima a los 10-16 días después de la polinización. Este perfil de expresión es similar al observado para mARNs de oleosina de borraja y de proteína 12S de almacenamiento en semilla (Figuras 16A, 16B, y 16C).
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Ejemplo 5
Aislamiento y caracterización de un nuevo cADN de oleosina
Se aisló el cADN de oleosina (AtS21) mediante escrutinio por sustracción virtual de una biblioteca de cADN de semillas en desarrollo de Arabidopsis, empleando una sonda de cADN para reacción en cadena de la polimerasa aleatoriamente cebada (RP-PCR), derivada de tejido radicular.
Preparación de ARN
Se cultivaron plantas de Arabidopsis thaliana Landsberg erecta bajo iluminación continua en una mezcla de vermiculita y suelo, a temperatura ambiente (22ºC). Se diseccionaron silicuas 2-5 días después de la floración, para recoger por separado semillas en desarrollo y vainas de silicua. También se recogieron inflorescencias que contenían capullos de flores iniciales y flores totalmente abiertas, hojas, y silicuas enteras, de uno a tres días después de la floración. Se obtuvieron raíces de plántulas que habían sido cultivadas en medio líquido Gamborg B_{5} (GIBCO BRL) durante dos semanas. Las semillas para el cultivo radicular fueron previamente esterilizadas con lejía al 50% durante cinco minutos, y se enjuagaron abundantemente con agua. Se congelaron en nitrógeno líquido todos los tejidos, y se conservaron a -80ºC hasta su uso. Se aislaron los ARNs totales siguiendo un protocolo de extracción con fenol caliente/SDS y precipitación con LiCl (Harris y otros, 1978, Biochem. 17:3251-3256; Galau y otros, 1981, J. Biol. Chem. 256:2551-2560). Se aisló ARN poli A+ utilizando cromatografía en columna oligo dT según los protocolos del fabricante (PHARMACIA o STRATAGENE) o bien empleando partículas de látex oligotex-dT (QIAGEN).
Construcción de bibliotecas de c-ADN específico para tejidos
Se construyeron bibliotecas de cADN de flor, silicua de un día, silicua de tres días, hoja, raíz, y semilla en desarrollo, cada una a partir de 5 \mug de poli A+ RN, utilizando el kit ZAP de síntesis de cADN (Stratagene). Se clonaron direccionalmente cADNs en los sitios EcoRI y XhoI de pBluescript SK(-) en el vector \lambda-ZAPII (Short y otros, 1988, Nucleic Acids Res. 16:7583-7600). Se identificaron placas con fago no recombinante por el desarrollo de color azul en placas NZY que contenían X-gal (5-bromo-4-cloro-3-indolil-\beta-D-galactopiranósido) e IPTG (isopropil-1-tio-\beta-D-galacto-piranósido). Los valores no recombinantes de línea de base para las bibliotecas de cADN de flor, silicua de un día, silicua de tres días, hoja, raíz, y semilla en desarrollo fueron 2,8%, 2%, 3,3%, 6,5%, 2,5% y 1,9%, respectivamente.
Marcado de ADN para cebado aleatorio
Se escindieron los insertos de cADN de clones aislados (cADNs sin hibridar) mediante doble digestión con EcoRI/XhoI, y se purificaron en gel para el marcado para cebado aleatorio. La mezcla de reacción de Klenow contenía 50 ng de plantillas de ADN, Tris-HCl 10 mM, pH 7,5, MgCl_{2} 5 mM, DTT 7,5 mM, dCTP, dGTP, y dTTP, cada uno de ellos 50 \muM, cebadores aleatorios de hexámero (Boehringer Mannheim) 10 \muM, 50 \muCi de \alpha-32 P-dATP, 3000 Ci/mmol, 10 mCi/ml (DuPont), y 5 unidades de fragmento de Klenow de ADN-polimerasa I (New England Biolabs). Las reacciones se llevaron a cabo a 37ºC durante una hora. Para la precipitación con TCA y el análisis en gel desnaturalizante alcalino se emplearon alícuotas de mezclas de reacción diluidas. Las sondas de hibridación fueron marcadas sólo con ADN-polimerasa de Klenow, y los dNTPs no incorporados se eliminaron empleando columnas de centrifugado Sephadex R G-50 (Boehringer Mannheim).
PCR aleatoriamente cebada
Se sintetizó cADN de doble cadena a partir de ARN poli A+ aislado de tejido radicular de Arabidopsis, empleando el sistema de síntesis de cADN (GIBCO BRL) con oligo dT12-18 como cebadores. Los cADNs más largos de 300 pares de bases fueron enriquecidos mediante cromatografía en columna Sephacril S-400 (Stratagene). Los cADNs fraccionados fueron empleados como plantillas para el marcado de RP-PCR. La reacción contenía Tris-HCl 10 mM, pH 9,0, KCl 50 mM, Triton X-100 al 0,1%, MgCl_{2} 2 mM, 5 unidades de Taq ADN-polimerasa (PROMEGA), dCTP, cGTP y dTTP, y diferentes concentraciones de cebadores aleatorios de hexámero \alpha-32P dATP, 800 mCi/mmol, 10 mCi/ml (DuPont), y dATP frío, en un volumen final de 25 \mul. Después de unos 5 minutos iniciales a 95ºC, se llevaron a cabo diversas reacciones a través de diferentes programas con el fin de optimizar los condiciones de RP-PCR cADN. Salvo que se indique otra cosa, se empleó el siguiente programa para la mayoría de los marcados de sonda RP-PCR cADN: 95ºC/5 minutos, después 40 ciclos de 95ºC durante 30 segundos, 18ºC/1 segundo, rampa hasta 30ºC a un ritmo de 0,1ºC/segundo, 72ºC/1 minuto. Los productos de RP-PCR fueron extraídos con fenol/cloroformo y se precipitaron con etanol, o bien se purificaron haciéndolos pasar a través de columnas de centrifugado Sephadex G-50 (Boehringer Mannheim).
Sustracción virtual por transferencia de clones
La escisión masiva de bibliotecas de cADN \lambda-ZAP se llevó a cabo co-infectando células anfitrionas XL1-Blue MRF' con fago recombinante procedente de las bibliotecas y fago auxiliar ExAssist (STRATAGENE). Los fagémidos escindidos fueron rescatados mediante células SOLR. Se prepararon ADNs de plásmido mediante el método mini-preparativo en ebullición (Holmes y otros, 1981, Anal. Biochem. 114:193-197) a partir de clones aislados al azar. Los insertos de cADN fueron escindidos mediante doble digestión con EcoRI y XhoI, y se resolvieron sobre geles de agarosa al 1%. Se desnaturalizaron los ADNs en NaOH 0,5 N y NaCl 1,5 M durante 45 minutos, se neutralizaron en Tris-HCl 0,5 M, pH 8,0, y NaCl 1,5 M durante 45 minutos, y después se trasladaron por transferencia a membranas de nylon (Micron Separations, Inc.) en 10X SSC durante una noche. Después de prehibridar durante una hora a 65ºC, se añadió sonda RP-cADN de raíz al mismo tampón de hibridación que contenía fracción V de albúmina bovina (Sigma) al 1%, EDTA 1 mM, NaHPO4 0,5 M, pH 7,2, SDS al 7%. Se continuó la hibridación durante 24 horas a 65ºC. Se lavaron los filtros en albúmina bovina al 0,5%, EDTA 1 mM, NaHPO4 40 mM, pH 7,2, SDS al 5% durante diez minutos a temperatura ambiente, y 3 x 10 minutos en EDTA 1 mM, NaHPO4 40 mM, pH 7,2, SDS al 1%, a 65ºC. Se expusieron las autorradiografías a películas de rayos X (Kodak) durante un período de dos a cinco días a -80ºC.
La hibridación de las transferencias resultantes con sondas de RP-PCR de raíz "substrajo virtualmente" cADNs de semilla compartidos con la población de mARN de raíz. Los restantes cADNs de semilla, que representaban cADNs específicos de semilla, putativos, entre ellos los que codifican oleosinas, fueron secuenciados por el método de secuenciación cíclica, identificando así a AtS21 como un clon de de cADN de oleosina.
Análisis de secuencia de AtS21
El cADN de oleosina tiene una longitud de 834 pares de bases, e incluye una cola de poli-A con una longitud de 18 pares de bases (Fig. 4, SEQ ID NO:2). Tiene una elevada homología con otros genes de oleosina de Arabidopsis, así como de otras especies. Recientemente se ha informado de un gen de oleosina idéntico (Zou y otros, 1996, Plant Mol. Biol. 31:429-433). La proteína predicha tiene 191 aminoácidos de longitud, con un dominio medio altamente hidrófobo flanqueado por un dominio hidrófilo a cada lado. La existencia de dos codones de parada "en el marco" aguas arriba, y la similitud con otros genes de oleosina, indican que este cADN es de longitud completa. Puesto que hay dos codones de parada "en el marco" justo aguas arriba del primer ATG, se considera que este cADN es un cADN de longitud completa (Figura 4, SEQ ID NO:2). La proteína predicha posee tres dominios característicos, basándose en la distribución de sus restos de aminoácidos. Tanto el dominio N-terminal como el C-terminal son ricos en restos cargados, mientras que el dominio central es absolutamente hidrófobo (Figura 5). En el dominio central se sitúan unos 20 restos de leucina, y están dispuestos en forma de repeticiones, apareciendo una leucina cada 7-10 restos. En el dominio central se acumulan también otros restos de aminoácidos no polares, haciendo a este dominio absolutamente hidrófobo (Figura 6).
Exhaustivas búsquedas en diferentes bases de datos, empleando tanto el cADN de AtS21 como su secuencia proteica predicha, han identificado oleosinas de zanahoria, maíz, algodón, colza, Arabidopsis, y otras especies vegetales. La homología se restringe principalmente al dominio hidrófobo central. Se encontraron siete secuencias de oleosina de Arabidopsis. AtS21 representa el mismo gen que Z54164, que posee algunas bases más en la región sin traducir 5'. Se alinearon una con otra las siete secuencias de oleosina de Arabidopsis disponibles hasta la fecha (Figura 7). El resultado sugería que las siete secuencias se clasifican en tres grupos. El primer grupo incluye AtS21 (SEQ ID NO:5), X91918 (SEQ ID NO:6), y la secuencia parcial Z29859 (SEQ ID NO:7). Como X91918 (SEQ ID NO:6) tiene sólo el último resto distinto de AtS21 (SEQ ID NO:5), y Z29859 (SEQ ID NO:7) tiene sólo tres restos aminoacídicos distintos de AtS21 (SEQ ID NO:5), probablemente las tres secuencias representen el mismo gen. Las dos secuencias del segundo grupo, X62352 (SEQ ID NO:8) y Ato13 (SEQ ID NO:9), son distintas tanto en secuencia como en longitud. Por tanto, no hay duda de que representan dos genes independientes. Al igual que en el primer grupo, las dos secuencias del tercer grupo, X91956 (SEQ ID NO:10) y L40954 (SEQ ID NO:11), tienen también sólo tres restos divergentes, que pueden deberse a errores de secuencia. Por tanto, X91956 (SEQ ID NO:10) y L40954 (SEQ ID NO:11) representan probablemente el mismo gen. Contrariamente a las demás secuencias de secuencias de oleosina, que han sido predichas a partir de secuencias de cADN, la X62352 (SEQ ID NO:8) se ha deducido de una secuencia genómica (Van Rooigen y otros, 1992, Plant Mol. Biol. 18:1177-1179). En conclusión, hasta el momento se han identificado cuatro genes distintos de oleosina de Arabidopsis, y están conservados sólo en la parte central del dominio hidrófobo.
Análisis tipo Northern
Para caracterizar el patrón de expresión del gen AtS21 nativo, se llevó a cabo un análisis tipo Northern tal como se ha descrito en el Ejemplo 4, salvo por el hecho de que la sonda era el cADN de AtS21 (inserto pAN1) marcado con ^{32}P-dATP a una actividad específica de 5 x 10^{8} cpm/\mug.
Los resultados indicaron que el gen AtS21 está expresado con intensidad en las semillas en desarrollo y débilmente expresado en vainas de silicua (Figura 8A). También se detectó en el ARN de semillas en desarrollo un transcripto de tamaño mucho mayor, que podría representar pre-mARN de AtS21 sin procesar. No se detectó AtS21 en los ARN de flor, hoja, raíz (Figura 8A), o silicuas de un día. Un análisis tipo Northern diferente reveló que AtS21 está también expresado con intensidad en semillas en germinación embebidas (Figuras 13A y 13B)
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Ejemplo 6
Caracterización de clones genómicos de oleosina y aislamiento de promotor de oleosina
Se aislaron clones genómicos mediante el escrutinio de una biblioteca de ADN genómico de Arabidopsis empleando como sonda el cADN de longitud completa (AtS21). Mediante digestión con enzimas de restricción, seguida de hibridación Southern, empleando como sonda la mitad 5' del cADN escindido por SacI, se mapearon dos clones genómicos. Se subclonó y se secuenció un fragmento Sacl de 2 kb (Fig. 9, SEQ ID NO:35). Dos regiones del clon genómico son idénticas a la secuencia de cADN. Un intrón de 395 pares de bases separa las dos regiones.
El número de copias del gen AtS21 en el genoma de Arabidopsis se determinó mediante hibridación tipo Southern con ADN genómico, seguida de digestión con las enzimas BamHI, EcoRI, HindIII, SacI y XbaI, empleando como sonda el cADN de longitud completa (Figura 8B). Se detectó una única banda en todas las pistas, salvo en la de la digestión con SacI, en la que se detectaron dos bandas. Al tener la sonda de cADN un sitio SacI interno, estos resultados indicaron que AtS21 es un gen de copia única en el genoma de Arabidopsis. Puesto que se sabe que el genoma de Arabidopsis contiene isoformas diferentes de genes de oleosina, este análisis tipo Southern demuestra también que las diferentes isoformas de oleosina de Arabidopsis son divergentes al nivel de secuencia de ADN.
Dos regiones del fragmento de ADN genómico, separadas por un intrón de 395 pares de bases son idénticas a la secuencia de cADN de AtS21. Las búsquedas en bases de datos empleando la secuencia del promotor 5' aguas arriba de la secuencia de cADN de AtS21 no identificaron ninguna secuencia con homología significativa. Además, la comparación de la secuencia de promotor AtS21 con otros promotores de oleosina de Arabidopsis aislados con anterioridad (Van Rooijen y otros, 1992) reveló una escasa similitud. La secuencia del promotor AtS21 es rica en bases A/T, y contiene la cantidad de 44 repeticiones directas, en el intervalo de 10 pares de bases a 14 pares de bases, estando permitida una sola discrepancia. En la Figura 9 se han subrayado dos repeticiones directas, de 14 pares de bases, y un elemento de respuesta a ABA (siglas inglesas de ácido abscísico) putativo.
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Ejemplo 7
Construcción del cassette de expresión génica "promotor AtS21/GUS", y patrones de expresión en Arabidopsis y tabaco transgénicos Construcción del cassette de expresión génica "promotor AtS21/GUS"
Se amplificó mediante el empleo de PCR el fragmento promotor de 1267 pares de bases, empezando desde la primera G aguas arriba del codón ATG del fragmento de ADN genómico, y se fusionó al gen informador GUS para analizar su actividad. El fragmento promotor del clon genómico AtS21 se amplificó mediante PCR empleando el cebador T7: GTAATACGACTCACTATAGGGC (SEQ ID NO:13) y el cebador 21P:GGGGATCCTATACTAAAACTATAGAG
TAAAGG (SEQ ID NO:14) complementario para la región 5' sin traducir aguas arriba del primer codón ATG (Figura 9). Mediante el cebador 21p se introdujo un sitio de clonación BamHI. El fragmento amplificado se clonó en los sitios BamHI y SacI de pBluescript KS (Stratagene). Se secuenciaron los clones individuales con el fin de verificar posibles mutaciones de PCR, así como la orientación de sus insertos. Se digirió con BamHI y HindIII el clon correcto, y se clonó el fragmento de promotor (1,3 kb) en los sitios correspondientes de pBI101.1 (Jefferson, R.A., 1987a, Plant Mol. Biol. Rep. 5:387-405; Jefferson y otros, 1987b, EMBO J. 6:3901-3907) aguas arriba del gen GUS. Se denominó pAN5 (Fig. 10) al plásmido resultante. Se introdujo el constructo "promotor AtS21/GUS" (pAN5) tanto en tabaco (por el método de disco de hoja, Horsch y otros, 1985; Bogue y otros, 1990, Mol. Gen. Gen. 221:49-57) y Arabidopsis ecotipo Colombia, mediante infiltración por vacío tal como ha sido descrita por Bechtold y otros (1993), C.R. Acad. Sci. Paris, 316:1194-1199. Se esterilizaron y se seleccionaron en medios que contenían kanamicina 50 \mug/ml y carbenicilina 500 \mug/ml. Ensayo de actividad de GUS: Los patrones de expresión del gen informador GUS se revelaron mediante tinción histoquímica (Jefferson y otros, 1987a, Plant Mol. Biol. Rep. 5:387-405). Se tiñeron distintos tejidos en solución de sustrato que contenía ácido 5-bromo-4-cloro-3-indolil-\beta-D-glucurónico (X-Gluc) (Research Organics, Inc.) 2 mg/ml, ferrocianuro potásico 0,5 mM, y ferricianuro potásico 0,5 mM, en tampón de fosfato sódico 50 mM, pH 7,0, a 37ºC durante una noche, y después se deshidrataron sucesivamente en etanol al 20%, 40% y 80% (Jefferson y otros, 1987). Se tomaron fotografías con un microscopio compuesto Axiophot (Zeiss) o un microscopio de disección Olympus SZH10. Los negativos se convirtieron a imágenes digitales utilizando un escáner de negativos Spring/Scan 35LE (Polaroid) y se compilaron mediante Adobe Photoshop^{TM} 3.0.5 y Canvas^{TM} 3.5.
Las actividades de GUS se midieron cuantitativamente por fluorometría, utilizando 4-MUG (4-metilumbeliferil-\beta-D-glucurónido) 2 mM como sustrato (Jefferson y otros, 1987). Se clasificaron las semillas de Arabidopsis en desarrollo en función de sus colores, y se obtuvieron los demás tejidos vegetales y se conservaron a -80ºC hasta el momento del uso. Los tejidos vegetales fueron triturados en tampón de extracción que contenía fosfato sódico 50 mM, pH 7,0, EDTA 10 mM, \beta-mercaptoetanol 10 mM, Triton X-100 al 0,1%, y laurilsarcosinato sódico al 0,1%. Los desechos de los tejidos fueron eliminados centrifugando durante 5 minutos en una microcentrífuga Microfuge. Se dividió en alícuotas el sobrenadante, se mezcló con sustrato, y se incubó a 37ºC durante 1 hora. Se analizaron tres réplicas de cada muestra. La reacción se detuvo mediante la adición de 4 volúmenes de carbonato sódico 0,2 M. Se leyó la fluorescencia con un fluorómetro de ADN TKO-100 Fluorometer (Hoefer Scientific Instruments). Las concentraciones de proteína de los extractos se determinaron por el método de Bradford (Bio Rad).
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Patrones de expresión de promotor AtS21/GUS en Arabidopsis y tabaco transgénicos
En Arabidopsis, se detectó actividad de GUS en semillas verdes y en regiones de los nodos donde las silicuas, las hojas caulinas y las ramas se unen al tallo de la inflorescencia (Figuras 11A y 11B). No se detectó actividad de GUS en ninguna hoja, raíz, flor, vaina de silicua, o en las regiones internodales del tallo de la inflorescencia. Estudios detallados de la expresión de GUS en semillas en desarrollo revelaron que el promotor AtS21 era activo únicamente en semillas verdes en las cuales los embriones ya se habían desarrollado más allá del estadio de corazón (Figuras 11C y 11G). Los embriones más jóvenes que mostraban actividad de GUS detectable mediante tinción histoquímica se encontraban en el estadio de torpedo temprano. Curiosamente, la tinción se limitó únicamente a la parte inferior del embrión, incluyendo el hipocótilo y el radical embriónico. No se detectó tinción en los cotiledones jóvenes (Figuras 11D y 11E). Los cotiledones empezaban a teñirse cuando los embriones se encontraban en el estadio de torpedo tardío o incluso de cotiledón temprano (Figuras 11F y 11H). Después se teñía el embrión completo, y la tinción se hacía más intensa a medida que los embriones maduraban (Figuras 11I y 11J). Se observó también que la expresión del gen GUS estaba restringida a los embriones. La cubierta de la semilla y el endospermio joven no se teñían (Figura
11C).
También se detectó actividad de GUS en plántulas en desarrollo. Las plántulas jóvenes de 3-5 días de edad se teñían por todas partes. Aunque algunos pelos radiculares cercanos al hipocótilo se teñían (Figura 11K), la mayoría de las estructuras de nueva formación tales como los pelos radiculares, los primordios radiculares laterales y el ápice caulinar no se teñían (Figuras 11L y 11N). Después, la tinción quedó restringida a los cotiledones e hipocótilos cuando crecieron las raíces laterales desde la raíz embriónica en crecimiento. Desapareció la tinción de las raíces embriónicas. No se observó tinción de las raíces laterales de nueva formación, hojas verdaderas ni tricomas de hojas verdaderas (Figuras 11M y 11N).
Los patrones de expresión de promotor AtS21/GUS en el tabaco son básicamente los mismos que en Arabidopsis. Sólo se detectó actividad de GUS en semillas en estadios tardíos y en diferentes regiones nodales de plantas maduras. En semillas en germinación, se detectó una intensa tinción en la totalidad de los embriones cuando sólo había transcurrido una hora después de haber sido disecadas de las semillas embebidas. También se tiñó el endospermio maduro, del que carecen las semillas de Arabidopsis, pero no la envoltura de la semilla (Figura 12A). Los extremos radiculares de algunas plántulas jóvenes de una línea transgénica no se tiñeron (Figura 12B). Por lo demás, los patrones de expresión de GUS en plántulas de tabaco en desarrollo fueron los mismos que en plántulas de Arabidopsis (Figuras 12B, 12C, y 12D). Las estructuras de nueva formación tales como raíces laterales y hojas verdaderas no se
tiñeron.
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Niveles de mARN de AtS21 en plántulas en desarrollo
Puesto que las intensas actividades de promotor AtS21/GUS observadas tanto en plántulas de Arabidopsis como en plántulas de tabaco no son consistentes con la expresión específica en semillas de los genes de oleosina, se llevó a a cabo un análisis tipo Northern para determinar si estaba presente mARN de AtS21 en plántulas en desarrollo en donde era tan intensa la actividad de GUS. Se analizaron mediante hibridación tipo Northern, empleando cADN de AtS21 como sonda, ARNs preparados a partir de plántulas en diferentes estadios, desde 24 horas hasta 12 días. Sorprendentemente, se detectó mARN de AtS21 a un nivel elevado, comparable con el encontrado en semillas en desarrollo en semillas embebidas durante 24-48 horas. El nivel de mRNA cayó dramáticamente cuando emergieron por primera vez plántulas jóvenes, a las 74 horas (Figuras 13A y 13B). En plántulas de 96 horas y mayores, no se detectó señal ni con una exposición más larga (Figura 13B). Las cargas de las muestras de ARN se verificaron mediante la hibridación de la misma transferencia con una sonda de gen de tubulina (Figura 13C) que había sido aislada e identificada mediante análisis EST tal como se ha descrito en el Ejemplo 2. Al ser tan abundante el mARN de AtS21 en las semillas, seguía habiendo sondas de AtS21 residuales en la transferencia incluso después de un barrido prolongado. Estos resultados indicaron que el mARN de AtS21 detectado en semillas embebidas y plántulas muy jóvenes era el arrastre de mARN de AtS21 desde las semillas secas. Se ha descrito recientemente que un mARN Ato12 de oleosina (idéntico a AtS21) es muy abundante en semillas secas (Kirik y otros, 1996, Plant Mol. Biol. 31(2):413-417.) Análogamente, las intensas actividades de GUS en las plántulas eran debidas, con mucha probabilidad, al arrastre de proteína de \beta-glucuronidasa y a la síntesis de novo de \beta-glucuronidasa a partir de su mARN arrastrado del estadio de semilla seca.
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Ejemplo 8
Comparación de actividad entre el promotor AtS21 y el promotor 35S
Se compararon las actividades de GUS en semillas en desarrollo de Arabidopsis transgénico expresadas por el promotor AtS21, con las expresadas por el promotor 35S en el constructo pBI221 (Jefferson y otros, EMBO J. 6:3901-3907). Se clasificaron las semillas según sus colores (Tabla 2). El estadio más temprano iba desde el globular hasta el estadio de corazón tardío, en el cual las semillas seguían siendo blancas, pero eran lo suficientemente grandes como para poder ser disecadas de las silicuas. En este estadio se detectó actividad de promotor AtS21 a un nivel aproximadamente tres veces más bajo que el del promotor 35S. La actividad del promotor 35S permaneció al mismo bajo nivel a lo largo de todo el desarrollo del embrión. Por el contrario, la actividad del promotor AtS21 aumentó rápidamente cuando los embriones pasaron el estadio de torpedo, y alcanzó el máximo nivel (25,25 pmole 4-MU/min \cdot \mug de proteína) en el estado maduro (Figura 5-8). La actividad máxima del promotor AtS21 es 210 veces superior a su actividad más baja en el estadio desde globular hasta corazón, y es aproximadamente 100 veces superior a la actividad del promotor 35S en el mismo estadio (Tabla 2). Los niveles de actividad del promotor AtS21 son similares a los de otros promotores de oleosina de Arabidopsis expresados en Brassica napus (Plant y otros, 1994, Plant mol. Biol. 25:193-205. También se detectó actividad de promotor AtS21 a nivel de fondo en la hoja. La elevada desviación típica, superior a la misma media, indicó que sólo se detectaba actividad de GUS en las hojas de algunas líneas (Tabla 2). Por otra parte, la actividad de promotor 35S en la hoja era más de 20 veces mayor que en la semilla. En la Figura 14 se muestra una comparación en paralelo de actividades entre el promotor AtS21 y el promotor
35S.
Aunque la actividad de promotor AtS21 era aproximadamente 3 veces más baja en la semilla seca de tabaco en la semilla seca de Arabidopsis, la actividad absoluta de GUS todavía era superior a la expresada por el promotor 35S en la hoja de Arabidopsis (Tabla 2). En la hoja de tabaco no se observó actividad detectable de promotor AtS21 (Figura 14).
La comparación del promotor AtS21 frente al promotor 35S indicó que este último no es un buen promotor para expresar genes a niveles elevados en semillas en desarrollo. Por sus actividades constantemente bajas a lo largo de todo el período de desarrollo del embrión, el promotor 35S es útil para lograr un consistente bajo nivel de expresión de genes objetivo. Por el contrario, el promotor AtS21 es un promotor muy potente que puede ser empleado para expresar genes en embriones desde el estadio de corazón, y acumularlos hasta el estadio de semilla seca. El promotor 35S, aunque no es eficaz, es mejor que el promotor AtS21 para expresar genes en embriones antes del estadio de
corazón.
2
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Ejemplo 9
Expresión del gen de \Delta^{6}-desaturasa de borraja bajo control del promotor AtS21 y comparación con la expresión bajo el control del promotor 35S de CaMV
Para crear un constructo de expresión en el cual el promotor AtS21 impulsara la expresión del gen de \Delta6-desaturasa de borraja, se eliminó de pAN5 el fragmento codificador de GUS, mediante digestión con SmaI y EcoICR I. Después se escindió el inserto de cADN de pAN1 (Ejemplo 2), digiriendo primeramente con XhoI (y rellenando el voladizo residual, como antes), y después digiriendo con SmaI. Se empleó el fragmento resultante para reemplazar la porción de pAN5 escindida, proporcionando finalmente pAN3.
Después de la transformación de tabaco y de Arabidopsis siguiendo los métodos del Ejemplo 7, se controlaron los niveles de actividad de \Delta^{6}-desaturasa determinando los correspondientes ésteres metílicos de ácido graso de sus productos de reacción, ácido \gamma-linolénico (GLA) y ácido octadecatetraenoico (OTA), empleando los métodos mencionados en el Ejemplo 3. Los niveles de GLA y de OTA (Tabla 3) de las semillas transgénicas ascendieron hasta 6,7% de ácidos grasos C18 (media = 3,1%) y 2,8% (media = 1,1%), respectivamente. No se detectó GLA ni OTA en las hojas de estas plantas. En comparación, las plantas transgénicas con promotor 35 S de CaMV/\Delta^{6}-desaturasa produjeron niveles de GLA en las semillas con hasta 3,1% de ácidos grasos C18 (media = 1,3%) y sin OTA detectable en las semillas.
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TABLA 3 Expresión de \Delta6-desaturasa de borraja en plantas transgénicas
3
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Ejemplo 10
Transformación de colza con un cassette de expresión que comprende la región reguladora 5' de oleosina unida al gen delta 6-desaturasa de borraja
Se transformó colza, cultivar Westar, con la cepa EHA105 de Agrobacterium tumefaciens que contenía el plásmido pAN3 (es decir, el gen de \Delta6-desaturasa de borraja bajo el control del promotor de oleosina de Arabidopsis - Ejemplo 9).
Se co-cultivaron durante 2-3 días internodos terminales de Westar con cepa EHA105 de Agrobacterium tumefaciens (Alt-Moerbe y otros, 1988, Mol. Gen. Genet. 213:1-8; James y otros, 1993, Plant Cell Reports 12:559-563) inducida, y después se transfirieron a medio de regeneración (Boulter y otros, 1990, Plant Science 70:91-99; Fry y otros, 1987, Plant Cell Reports 6:321-325). Los brotes regenerados fueron transferidos a medio de crecimiento (Pelletier y otros, 1983, Mol. Gen. Genet. 191:244-250), y se realizó un ensayo de reacción en cadena de polimerasa (PCR) sobre fragmentos de hojas, para evaluar la presencia del gen.
Se aisló ADN de las hojas de acuerdo con el protocolo de KM Haymes y otros (1996, Plant Molecular Biology Reporter 14(3):280-284), y se resuspendió en 100 \mul de agua, sin tratamiento con RNasa. Se utilizaron 5 \mul de extracto para la reacción de PCR, en un volumen final de 50 \mul. La reacción se llevó a cabo en un aparato de ciclos térmicos Perkin-Elmer 9600 Thermocycler, con los ciclos siguientes:
1 ciclo:
95ºC, 5 minutos
30 ciclos:
95ºC, 45 segundos; 52ºC, 45 segundos; 72ºC, 1 minuto
1 ciclo:
72ºC, 5 minutos
y los siguientes cebadores (derivados de las proximidades de las regiones de caja metálica, tal como se indica en la Figura 1, SEQ. NO.:1):
5' TGG AAA TGG AAC CAT AA 3'
5' GGA AAC AAA TGA TGC TC 3'
La amplificación del ADN reveló la presencia del fragmento PCR de 549 pares de bases esperado (Figura 17).
Los brotes positivos fueron transferidos a medio de crecimiento lineal, y después a medio de enraizamiento (DeBlock y otros, 1989, Plant Physiol. 91:694-701). Los brotes con un sistema radicular bien desarrollado fueron transferidos a un invernadero. Cuando las plantas estuvieron bien desarrolladas, se cortaron hojas para realizar análisis tipo Southern y determinar el número de copias del gen.
Se extrajo DNA genómico de acuerdo con el procedimiento de Bouchez y otros (1996, Plant Molecular Biology Reporter 14:115-123), se digirió con las enzimas de restricción Bgl I y/o Cla I, se separó por electroforesis sobre gel de agarosa (Maniatis y otros, 1982, en Molecular Cloning; a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor/NY), y se preparó para transferencia a membranas de nylon (Nytran, Schleicher & Schuell) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Después se transfirió el ADN a las membranas durante una noche por efecto capilar, utilizando 20XSSC (Maniatis y otros, 1982). Después de la transferencia, se reticularon con UV (Stratagene) las membranas durante 30 segundos, y se pre-hibridaron durante 1 hora a 65ºC en 15 ml de una solución que contenía 6XSSC, SDS al 0,5%, y 2,25% peso/peso de leche desnatada deshidratada, en viales de vidrio en una estufa de hibridación (Appligene). Se hibridaron las membranas durante una noche en la misma solución, que contenía una sonda de hibridación desnaturalizada, marcada radiactivamente con ^{32}P a una actividad específica de 10^{8} cpm/\mug por el método del cebador aleatorio (con el "kit" Ready-ToGo de Pharmacia). La sonda representa un fragmento PCR del gen de delta 6-desaturasa de borraja (obtenido en las condiciones y con los cebadores que se han indicado antes). Tras la hibridación se lavaron los filtros a 65ºC en 2XSSC con SDS al 0,1% durante 15 minutos, y en 0.2XSSC con SDS al 0,1% durante 15 minutos. Después se envolvieron las membranas en Saran-Wrap y se expuso con ellas película Kodak XAR, empleando una pantalla intensificadora, a -70ºC en una caja opaca. El tiempo de exposición fue generalmente de 3 días.
Los resultados obtenidos confirmaron la presencia del gen. De acuerdo con el constructo génico, el número de bandas en cada pista de ADN digerido con Bgl I o Cla I representa el número de genes de delta 6-desaturasa presentes en el ADN genómico de la planta. La digestión con Bgl 1 y Cla 1, conjuntamente, genera un fragmento de 3435 pares de bases.
Las expresiones "comprende" o "que comprende" se definen con el significado de especificar la presencia de las características, valores, pasos o componentes que se indican, tal como se mencionan en las reivindicaciones, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, valores, pasos o componentes distintos, o de grupos de los mismos.
(1) INFORMACIÓN GENERAL:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
SOLICITANTE: Rhone Poulenc Agro
\hskip3.9cm
Thomas, Terry L.
\hskip3.9cm
Li, Zhongsen
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TÍTULO DE LA INVENCIÓN: AN OLEOSIN 5' REGULATORY REGION FOR THE MODIFICATION {}\hskip4.45cm OF PLANT SEED LIPID COMPOSITION (UNA REGION REGULA- {}\hskip4.45cm DORA 5' DE OLEOSINA PARA MODIFICAR LA COMPOSICION LI {}\hskip4.45cm PIDICA DE SEMILLAS VEGETALES)
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
NÚMERO DE SECUENCIAS: 35
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
DIRECCIÓN PARA LA CORRESPONDENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
DESTINATARIO: Scully, Scott, Murphy & Presser
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
CALLE: 400 Garden City Plaza
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
CIUDAD: Garden City
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
ESTADO: Nueva York
\vskip0.500000\baselineskip
(E)
PAÍS: USA
\vskip0.500000\baselineskip
(F)
CÓDIGO POSTAL: 11530
\vskip0.800000\baselineskip
(v)
FORMA LEGIBLE PARA EL ORDENADOR:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
TIPO DE MEDIO: Disquete
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
ORDENADOR: PC compatible con IBM
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
SISTEMA OPERATIVO: PC-DOS/MS-DOS
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
SOFTWARE: PatentIn Release #1.0, Versión #1.30
\vskip0.800000\baselineskip
(vi)
DATOS DE LA SOLICITUD ACTUAL:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NÚMERO DE SOLICITUD: 08/831,575
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
FECHA DE PRESENTACIÓN: 9 de abril de 1997
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
CLASIFICACIÓN:
\vskip0.800000\baselineskip
(viii)
INFORMACIÓN DEL REPRESENTANTE LEGAL/AGENTE:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE: DiGiglio, Frank S.
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
NÚMERO DE REGISTRO: 31,346
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
NÚMERO DE REFERENCIA/REGISTRO: 10203
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
INFORMACIÓN PARA LAS TELECOMUNICACIONES:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
TELÉFONO: (516) 742-4343
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TELEFAX: (516) 742-4366
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:1:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1684 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico)
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
LOCALIZACIÓN: 43..1387
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:1:
\vskip1.000000\baselineskip
4
5
6
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:2:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 135 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:2:
\vskip1.000000\baselineskip
7
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:3:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 834 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: cADN
\vskip0.800000\baselineskip
(ix)
CARACTERÍSTICAS:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
NOMBRE/CLAVE: CDS
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
LOCALIZACIÓN: 31..603
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:3:
\vskip1.000000\baselineskip
8
9
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:4:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 191 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:4:
\vskip1.000000\baselineskip
10
11
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:5:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 191 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:5:
12
13
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:6:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 191 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:6:
14
15
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:7:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 78 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:7:
16
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:8:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 173 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:8:
\vskip1.000000\baselineskip
17
18
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:9:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 141 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:9:
\vskip1.000000\baselineskip
19
20
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:10:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 199 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:10:
\vskip1.000000\baselineskip
21
22
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:11:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 199 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:11:
\vskip1.000000\baselineskip
23
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:12:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1267 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico)
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:12:
25
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:13:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 22 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico)
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:13:
\vskip1.000000\baselineskip
27
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:14:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 32 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico)
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:14:
\vskip1.000000\baselineskip
28
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:15:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 8 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:15:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
29
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:16:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 8 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:16:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
30
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:17:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 8 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:17:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
31
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:18:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 8 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:18:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
32
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:19:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 8 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:19:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
33
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:20:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 8 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:20:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
34
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:21:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:21:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
35
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:22:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 6 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:22:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
36
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:23:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:23:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
37
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:24:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:24:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
38
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:25:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:25:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
39
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:26:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:26:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
40
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:27:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:27:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
41
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:28:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:28:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
42
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:29:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 6 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:29:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
43
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:30:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 6 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:30:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
44
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:31:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:31:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
45
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:32:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:32:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
46
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:33:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:33:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
47
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:34:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 5 aminoácidos
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: aminoácido
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: proteína
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:34:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
48
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN DE SEQ ID NO:35:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA:
\vskip0.500000\baselineskip
(A)
LONGITUD: 1941 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
TIPO: ácido nucleico
\vskip0.500000\baselineskip
(C)
TIPO DE CADENA: doble
\vskip0.500000\baselineskip
(D)
TOPOLOGÍA: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
TIPO DE MOLÉCULA: ADN (genómico)
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ ID NO:35:
\vskip1.000000\baselineskip
49
50

Claims (15)

1. Un "cassette" de expresión que comprende la región reguladora 5' de oleosina que dirige la expresión específica en la semilla, consistente en la secuencia nucleotídica que se expone en la SEQ ID NO:12, enlazada operativamente a al menos un ácido nucleico que codifica un gen heterólogo de \Delta6-desaturasa.
2. Un vector de expresión que comprende el cassette de expresión según la reivindicación 1.
3. Una célula que comprende el cassette de expresión según la reivindicación 1.
4. Una célula que comprende el vector de expresión según la reivindicación 2.
5. La célula según la reivindicación 3, en donde dicha célula es una célula bacteriana o una célula vegetal.
6. La célula según la reivindicación 4, en donde dicha célula es una célula bacteriana o una célula vegetal.
7. Una planta transgénica que comprende el cassette de expresión según la reivindicación 1.
8. Una planta transgénica que comprende el vector de expresión según la reivindicación 2.
9. La planta según la reivindicación 7 u 8, en donde dicha planta es al menos una de una planta de girasol, soja, maíz, algodón, tabaco, cacahuete, colza o Arabidopsis.
10. Progenie de la planta según la reivindicación 7 u 8.
11. Semilla de la planta según la reivindicación 7 u 8.
12. Un método para producir una planta con niveles incrementados de contenido de ácido gamma linolénico (GLA), que comprende:
(a)
transformar una célula vegetal con el vector de expresión según la reivindicación 2; y
(b)
regenerar una planta con niveles incrementados de GLA a partir de dicha célula vegetal.
13. El método según la reivindicación 12, en donde dicho gen de \Delta6-desaturasa es al menos uno de un gen de \Delta6-desaturasa cianobacteriano o un gen de \Delta6-desaturasa de borraja.
14. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, en donde dicha planta es una planta de girasol, soja, maíz, tabaco, algodón, cacahuete, colza o Arabidopsis.
15. Un método para inducir la producción de al menos uno de ácido gamma-linolénico (GLA) o ácido octadecatetraenoico (OTA) en una planta deficiente o carente de GLA, que comprende transformar dicha planta con un vector de expresión según la reivindicación 2, y regenerar una planta con niveles incrementados de al menos uno de GLA u OTA.
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