ES2337124T3 - Promotores de platano y melon para la expresion de transgenes en plantas. - Google Patents
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Abstract
Molécula de ácido nucleico que comprende una secuencia seleccionada del grupo que consiste en: (a)la secuencia presentada como SEQ ID NO:4; y (b)secuencias que son al menos un 90% idénticas a la secuencia de SEQ ID NO:4 y que se caracterizan por la expresión constitutiva de un gen al que dichas secuencias están operativamente unidas.
Description
Promotores de plátano y melón para la expresión
de transgenes en plantas.
La presente invención se refiere a promotores
asociados a frutas de plátano novedosos, a un promotor de actina de
melón y a un promotor de fusión de actina de melón/asociado a frutas
de plátano. La invención también se refiere a construcciones de
ácido nucleico heterólogos, vectores, kits y métodos de
transformación que emplean tales promotores. La invención se
refiere además a plantas y células vegetales transgénicas
transformadas con construcciones de ácido nucleico heterólogos que
comprenden los promotores y a métodos para seleccionar promotores
de plantas en diversos tipos de tejido vegetal usando un ensayo de
expresión transitoria.
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Las secuencias reguladoras de la transcripción o
los promotores que regulan la expresión génica en plantas son
elementos esenciales de la ingeniería genética de plantas. Varios
ejemplos de promotores útiles para la expresión de genes
heterólogos en plantas están ahora disponibles (Zhu, et al.,
1995; Ni, et al., 1995).
La mayoría de los promotores son de
aproximadamente 500-1500 bases. Los promotores para
expresar una secuencia génica heteróloga en plantas pueden
derivarse de ADN de plantas, por ejemplo, la proteína de choque
térmico 80 de la coliflor (hsp 80, Brunke y Wilson. 1993; patente
estadounidense número 5.612.472), u otras fuentes, por ejemplo,
virus de plantas, por ejemplo, el promotor del virus del mosaico de
la coliflor 35S o bacterias que infectan plantas, por ejemplo, el
promotor de nopalina sintasa (nos) (Rogers, 1991), el promotor de
octopina sintasa (ocs) (Leisner y Gelvin, 1988) y el promotor de
manopina sintasa (mas) de Agrobacterium.
La expresión de genes heterólogos o secuencias
seleccionadas de genes en plantas transgénicas ha implicado
normalmente el uso de promotores constitutivos, que dirigen la
expresión de un producto en toda la planta en todo momento y en la
mayoría de los tejidos (por ejemplo, hsp80), el promotor de
ubiquitina del tomate (Picton, et al., 1993) y el promotor
E4 de la frambuesa (patentes estadounidenses números 5.783.393; y
5.783.394).
Se conoce un número limitado de promotores
inducibles y/o específicos de tejido. Los promotores que
proporcionan expresión específica de fruta incluyen los promotores
E4 y E8 del tomate (Cordes, et al., 1989: Bestwick, et
al., 1995; patente estadounidense número 5.859.330). Otro
promotor específico de fruta es el promotor del gen 2A11 del
tomate. Se ha demostrado que las secuencias de ácido nucleico
colocadas bajo el control regulador de la región no codificante en
5' del gen 2A11 del tomate (Van Haaren, 1993) se transcriben
preferentemente en tejido de fruta en desarrollo. Se ha notificado
que la regulación específica de fruta del promotor de actinidina
del kiwi se conserva en plantas de petunia transgénicas (Lin, et
al., 1993).
La pectato liasa (PEL) se ha identificado
anteriormente como asociada a fruta y maduración en el plátano
(Dominguez-Puigjaner et al., 1997;
Medina-Suarez et al., 1997) y se ha asociado
recientemente con la descomposición de componentes de la pared
celular y el posterior ablandamiento de la fruta durante la
maduración de fruta de fresa (Medina-Escobar et
al., 1997).
El etileno es una hormona de plantas que influye
en muchos aspectos del crecimiento y desarrollo de plantas, y se
sabe que desempeña un papel principal en el proceso de maduración en
frutas y vegetales. Se produce también una gran cantidad de etileno
tras traumatismos provocados por productos químicos, temperaturas
extremas, estrés hídrico, luz ultravioleta, daño por insectos,
enfermedad o heridas mecánicas. En algunos tejidos, la exposición a
sólo una pequeña cantidad de etileno puede provocar una avalancha de
producción de etileno en tejidos vegetales o plantas adyacentes tal
como recién producido. Este efecto autocatalítico puede ser muy
pronunciado y conducir a una pérdida de calidad de la fruta durante
el transporte y almacenamiento.
En plantas, la metionina se convierte en AdoMet,
que se convierte en ACC, que se convierte en etileno. Se sintetiza
AdoMet por medio de una reacción de condensación entre metionina y
adenosina trifosfato (ATP). Una enzima bacteriana, AdoMet hidrolasa
(AdoMetasa), que normalmente no está presente en tejido vegetal,
hidroliza AdoMet para dar homoserina y MTA, ambas de las cuales se
reciclan para dar metionina. Se han descrito vectores de
transformación de plantas, promotores específicos de fruta de tomate
y métodos de transformación de plantas con construcciones de ácido
nucleico heterólogos eficaces para expresar AdoMetasa (también
denominada "SAMasa") en células vegetales y modular de ese
modo la expresión de etileno. véase, por ejemplo, las patentes
estadounidenses de titularidad conjunta números 5.416.250;
5.589.623; 5.723.746; 5.750.864; y 5.859.330, expresamente
incorporadas como referencia al presente documento.
Existe una necesidad de promotores constitutivos
de origen vegetal y de promotores de plantas que sean funcionales
en fruta y puedan proporcionar un alto nivel de expresión de genes
heterólogos en las células de fruta.
Los solicitantes han identificado promotores
asociados a frutas de plátano novedosos designados en la presente
solicitud "TRX" y "PEL", un promotor de actina de melón,
designado "mACTIN" y promotores de fusión actina de melón:TRX
designados "TRX-intrón" y
"TRX-actina".
En una realización, la invención proporciona una
molécula de ácido nucleico aislado que comprende un promotor TRX
asociado a fruta de plátano o "G1A". En un aspecto de esta
realización, el ácido nucleico aislado comprende los nucleótidos 13
a 990 de SEQ ID NO:1 (presentados como SEQ ID NO:2), o una parte
funcional de la misma, o es complementario a la secuencia de ácido
nucleico, y permanece unido de manera estable a la misma en
condiciones de rigurosidad al menos moderadas y, opcionalmente, en
condiciones de alta rigurosidad.
En otra realización, la invención proporciona
una molécula de ácido nucleico aislado que comprende un promotor
PEL asociado a fruta de plátano. En un aspecto de esta realización,
el ácido nucleico aislado comprende la secuencia presentada como
SEQ ID NO:3 (figuras 3A y B), o una parte funcional de la misma (por
ejemplo, nucleótidos 564-2010 o
1099-2010 de SEQ ID NO:3), o es complementario a la
secuencia de ácido nucleico, y permanece unido de manera estable a
la misma en condiciones de rigurosidad al menos moderadas y,
opcionalmente, en condiciones de alta rigurosidad.
En otra realización, la invención proporciona
una molécula de ácido nucleico aislado que comprende un promotor de
actina de melón designado "mACTIN". En un aspecto de esta
realización, el ácido nucleico aislado comprende la secuencia de
ADNc presentada como SEQ ID NO:4 (figura 4), o es complementario a
la secuencia de ácido nucleico, y permanece unido de manera estable
a la misma en condiciones de rigurosidad al menos moderadas y,
opcionalmente, en condiciones de alta rigurosidad.
En una realización relacionada, la invención
proporciona un promotor de fusión TRX-intrón de
monocotiledóneas y un promotor de fusión
TRX-actina, designados
"TRX-intrón" y
"TRX-actina", respectivamente. En un aspecto,
el ácido nucleico aislado comprende la secuencia de promotor de
fusión TRX-intrón presentada como SEQ ID NO:5
(figuras 5A-B), o es complementario a la secuencia
de ácido nucleico, y permanece unido de manera estable a la misma
en condiciones de rigurosidad al menos moderadas y, opcionalmente,
en condiciones de alta rigurosidad. En otro aspecto, el ácido
nucleico aislado comprende la secuencia de promotor de fusión
TRX-actina presentada como SEQ ID NO:6 (figura 6),
o es complementario a la secuencia de ácido nucleico, y permanece
unido de manera estable a la misma en condiciones de rigurosidad al
menos moderadas y, opcionalmente, en condiciones de alta
rigurosidad.
rigurosidad.
La invención también proporciona construcciones
de ácido nucleico que tienen una secuencia codificante de ADN bajo
el control transcripcional de un promotor asociado a fruta de
plátano, un promotor de actina de melón, un promotor de fusión
TRX-intrón o un promotor de fusión TRX de
plátano-actina de melón. La secuencia codificante
de ADN es normalmente heteróloga con respecto al promotor y está
operativamente unida al promotor para permitir la expresión del
producto codificado en células vegetales.
En un aspecto, los promotores asociados a fruta
de plátano, TRX-intrón y TRX-actina
de la presente invención pueden usarse para expresar genes
heterólogos de una manera específica de fruta. En un aspecto
relacionado de la invención, tales promotores pueden usarse para
modular la producción de etileno en células de fruta transformadas
y para alterar de ese modo el fenotipo de maduración de fruta
transgénica que comprende tales células de fruta.
En otro aspecto, el promotor de actina de melón
de la presente invención puede usarse para expresar genes
heterólogos en células vegetales transformadas, de origen o bien
dicotiledóneo o bien monocotiledóneo.
En un aspecto relacionado, el promotor de actina
de melón puede usarse para expresar de manera constitutiva genes
heterólogos en tejido de plantas dicotiledóneas o
monocotiledóneas.
La invención incluye además un método para
producir una planta transgénica tal como una planta que lleva fruta.
En este método, el gen quimérico de la presente invención, portado
normalmente en un vector de expresión que permite la selección en
células vegetales, se introduce en células progenitoras de una
planta seleccionada. Estas células progenitoras se han crecer
entonces para producir una planta transgénica que lleva fruta.
En una realización relacionada adicional, la
invención incluye una célula vegetal, un tejido vegetal, una planta
transgénica, una célula de fruta, una fruta completa, semillas o
callos que contienen cualquiera de los promotores descritos
anteriormente, así como células vegetales que comprenden los
promotores y/o productos génicos expresados bajo el control de los
promotores.
En otra realización, la invención proporciona un
método de expresión transitoria para evaluar la expresión de
promotores en tejido vegetal. En un aspecto preferido de esta
realización, se ensambla una construcción de ácido nucleico que
comprende una secuencia promotora candidata operativamente unida a
un gen indicador GUS, se prepara el tejido vegetal para la
transformación, se introduce la construcción de ácido nucleido en
el tejido vegetal preparado y se cultiva el tejido vegetal en
condiciones eficaces y durante un tiempo suficiente para detectar
la expresión del transgén.
Estos y otros objetos y características de la
invención resultarán evidentes de manera más completa cuando se lea
la siguiente descripción detallada conjuntamente con los ejemplos y
las figuras adjuntos.
Las figuras 1A-D muestran una
secuencia de nucleótidos bicatenaria anotada, los nucleótidos
1-2453 (SEQ ID NO:1), del gen TRX (G1A) asociado a
fruta de plátano, que contiene la secuencia de nucleótidos (SEQ ID
NO:2) del promotor TRX de plátano asociado a fruta. La figura
presenta la secuencia completa del gen G1A, incluyendo la secuencia
codificante (en letras mayúsculas), las regiones no traducidas en 5'
y 3' e intrón/intrones (en letras minúsculas). Se indican los
sitios de unión a cebador oligonucleotídico por encima de las
secuencias, se identifica una supuesta caja TATA (nucleótido 884),
se identifica el sitio de iniciación de la traducción (nucleótido
988), se identifica el codón de terminación de la traducción
(nucleótidos 2319-2321) ya que son supuestas
señales de
poliadenilación.
poliadenilación.
La figura 2 es una representación monocatenaria
de una secuencia de promotor TRX modificada (SEQ ID NO:2), con
sitios de restricción diseñados mediante ingeniería genética en los
extremos 5' y 3', tal como se produce en la construcción del gen
indicador pAG 159. Se ha diseñado mediante ingeniería genética un
sitio BamHI (GGATCC) en el extremo 5', mientras que se ha diseñado
mediante ingeniería genética un sitio NcoI (CCATGG) en el extremo
3'. El codón de iniciación de la transcripción consiste en el ATG
contenido dentro del sitio NcoI en 3'. La supuesta caja TATA está
subrayada. La figura 2 corresponde a los nucleótidos 13 a 990 de la
secuencia de la figura 1, con la excepción de que los sitios de
restricción para BamHI y NcoI no se han diseñado mediante
ingeniería genética en la secuencia de la figura 2, en los extremos
5' y 3' terminales, respectivamente.
Las figuras 3A y B son una representación
monocatenaria de la secuencia de promotor PEL1 de 2,0 kb (SEQ ID
NO:5). Los extremos 5' de los truncamientos de 1,4 kb y 0,9 kb se
indican en la figura en aproximadamente el nucleótido 564 y el
nucleótido 1099, respectivamente. El sitio de iniciación de la
traducción (ATG) que acaba en el nucleótido 2010 está en
negrita.
La figura 4 representa la secuencia de
nucleótidos completa del promotor de actina de melón
("mACTIN"), hasta e incluyendo el sitio de iniciación de la
traducción. El sitio de iniciación de la transcripción, tal como se
estima mediante la caracterización de productos de 5'RACE, se indica
como + 1 en la secuencia, colocando la supuesta caja TATA en
-47.
Las figuras 5A y 5B representan la secuencia de
nucleótidos completa del promotor de fusión TRX de plátano/intrón
de O2 ("TRX-intron" o
"TRX-O2intron").
La figura 6 representa la secuencia de
nucleótidos completa del promotor de fusión TRX de plátano:actina de
melón ("TRX-actina"). La caja TATA (nt 890 a
896) está en negrita-subrayada. Los sitios de
restricción usados en el subclonaje están subrayados, incluyendo el
sitio NcoI en el extremo 3' del promotor que rodea el sitio de
iniciación de la traducción (ATG).
La figura 7 ilustra los resultados de ensayos de
indicador de GUS con los promotores PEL 2,0 kb (pAG142a), PEL 1,4
kb (pAG142b), PEL 0,9 kb (pAG142c), TRX 1.0 (pAG159) y CsVMV
(pAG153), en pulpa de plátano comestible en fases de maduración
verde, PCI 1 y PCI 4, presentados como el porcentaje de trozos de
fruta con focos de
GUS.
GUS.
Las figuras 8A y 8B ilustran la actividad
promotora relativa de construcciones indicadores de GUS en ajo
(exterior del diente, figura 8A) y cebolla (exterior del bulbo,
cebolla blanca; y hojas de cebolla, cebolleta, figura 8B). Se
introdujeron las construcciones con promotor RE4, de GUS sin
promotor, con promotor CsVMV, mACTIN y CaMV 35S en fusión
traduccional con el gen indicador GUS en tejido de ajo o cebolla
mediante bombardeo con microproyectiles. Los resultados se
notifican como el % de trozos con focos y como el número medio de
focos por trozo.
Las figuras 9A-D ilustran los
resultados de ensayos transitorios de GUS en ajo (exterior del
diente) en los que la expresión de GUS está dirigida por (A) el
promotor CaMV 35S; (B) el promotor CsVMV; (C) el promotor RE4; y
(D) una construcción de GUS sin promotor.
Las figuras 10A - 10D ilustran los resultados de
ensayos transitorios de GUS en cebolla (exterior del bulbo) en los
que la expresión de GUS está dirigida por (A) el promotor CaMV 35S;
(B) el promotor CsVMV; (C) el promotor RE4; y (D) una construcción
de GUS sin promotor.
Las figuras 11A-D ilustran los
resultados de la tinción histoquímica de tejido de
Arabidopsis transformado y no transformado en diversas fases
de desarrollo, en los que (A) representa Arabidopsis no
transformada (ecotipo Col-0) en la fase roseta que
no tiene tinción azul visible; (B) representa plantas de semillero
de Arabidopsis transformadas con la construcción génica de
promotor-indicador de mACTIN pAG4015, caracterizado
por una tinción azul intensa en todos los tejidos, especialmente las
raíces; (C) representa Arabidopsis transformada con pAG4015
en la fase roseta que tiene una tinción azul más intensa en los
cotiledones, las hojas verdaderas tempranas y las raíces que en las
últimas hojas en desarrollo; y (D) representa Arabidopsis
transformada con pAG4015 en la fase de floración que tiene una
tinción azul intensa en el tallo y una tinción azul menos intensa
en las flores y silicuas que tienen tinción azul en la base y en la
punta.
Las figuras 12A y 12B ilustran la actividad
promotora relativa de construcciones indicadoras de GUS en trozos
de fruta de plátano. Se introdujeron los promotores de fusión
asociados a fruta TRX-intrón (pAG759) y
TRX-actina (pAG749) en fusión traduccional con el
gen indicador GUS en trozos de fruta de plátano mediante bombardeo
con microproyectiles. Las muestras usadas fueron o bien fruta verde,
no tratada con etileno (verde), fruta verde pero con 24 h de
tratamiento con etileno (PCI 1), fruta amarilla con puntas verdes
(PCI 4) o bien hoja. La actividad promotora relativa se expresa
como tanto el porcentaje de trozos de fruta que muestran focos tras
la tinción histoquímica (figura 11A) como el número medio de focos
por trozo de fruta (figura 11B), para las 30 muestras sometidas a
prueba por grupo. Se usó el promotor CsVMV constitutivo fuerte como
control positivo para la comparación
(pAG153).
(pAG153).
Tal como se usa en el presente documento, el
término "polinucleótido" se refiere a una molécula polimérica
que tiene una estructura principal que soporta bases que pueden
formar puentes de hidrógeno con polinucleótidos típicos, en la que
la estructura principal del polímero presenta las bases de una
manera que permite tales puentes de hidrógeno de un modo específico
de secuencia entre la molécula polimérica y un polinucleótido típico
(por ejemplo, ADN monocatenario). Tales bases son normalmente
inosina, adenosina, guanosina, citosina, uracilo y timidina. Las
moléculas poliméricas incluyen ácidos ribonucleicos (ARN) y ácidos
desoxirribonucleicos (ADN) mono y bicatenarios, y pueden incluir
polímeros que tienen modificaciones de la estructura principal tales
como enlaces metilfosfonato.
Un ácido nucleico puede ser bicatenario,
monocatenario o contener partes de secuencia tanto bicatenaria como
monocatenaria. La representación de una única cadena también define
la secuencia de la otra cadena y por tanto incluye también el
complemento de la secuencia que se representa.
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "ácido nucleico recombinante" se refiere a ácido
nucleico, formado originalmente in vitro, en general,
mediante la manipulación de ácido nucleico por endonucleasas, en
una forma no encontrada normalmente en la naturaleza.
Tal como se usa en el presente documento, las
expresiones "construcción génica quimérica" y "construcción
de ácido nucleico quimérico" se usan de manera intercambiable y
se refieren a secuencias de ácido nucleico recombinante que
comprenden una secuencia codificante de ácido nucleico y secuencias
control requeridas para la expresión de la secuencia codificante en
una célula vegetal.
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "promotor regulable" se refiere a cualquier promotor
cuya actividad se vea afectada por condiciones de desarrollo o
ambientales específicas (por ejemplo, un promotor E4 o E8 de
tomate).
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "promotor constitutivo" se refiere a cualquier
promotor que dirige la producción de ARN en muchos o todos los
tejidos de un transformante de plantas la mayoría de las veces.
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "promotor asociado a tejido" se refiere a cualquier
promotor que dirige la síntesis de ARN a niveles superiores en tipos
particulares de células y tejidos (por ejemplo, un promotor
asociado a fruta).
Tal como se usa en el presente documento, el
término "promotor" o la expresión "segmento de promotor"
se refiere a una secuencia de ADN que actúa en un promotor dado a
conocer en el presente documento para dirigir la transcripción de
un gen en el sentido de 3'. Generalmente, el promotor será apropiado
para la célula huésped en la que el gen diana está expresándose. El
promotor junto con otras secuencias de ácido nucleico reguladoras de
la transcripción y traducción (también denominadas "secuencias
control") son necesarias para expresar un gen dado. En general,
las secuencias reguladoras de la transcripción y traducción
incluyen, pero no se limitan a, secuencias promotoras, sitios de
unión a ribosomas, secuencias de iniciación o terminación de la
transcripción, secuencias de iniciación o terminación de la
traducción y secuencias activadoras o potenciadoras.
Por "promotor de plantas" quiere decirse un
promotor o una región promotora (tal como se definió anteriormente)
que en su forma nativa se deriva de ADN genómico de plantas. Los
promotores asociados a fruta de plátano de la presente invención
son promotores de plantas.
Alternativamente, se obtiene un promotor TRX
asociado a fruta a partir del gen que codifica para una proteína
TRX de plátano, teniendo preferiblemente el gen que codifica para la
proteína TRX asociada a fruta al menos aproximadamente un 70%, de
manera más preferible aproximadamente un 80%, y de manera incluso
más preferible aproximadamente del 85 al 90% de identidad de
secuencia a lo largo de una longitud de secuencia de ácido nucleico
que corresponde a la secuencia del gen TRX de plátano de SEQ ID
NO:1. Usando técnicas rutinarias empleadas por los expertos en la
técnica, una vez que el gen que codifica para una proteína TRX
asociada a fruta se identifica basándose en la identidad de
secuencia, el promotor TRX asociado a fruta asociado se identifica
fácilmente usando técnicas de paseo genómico convencionales (es
decir, el kit Universal Genome Walker, Clontech Laboratories. Inc.,
Palo Alto, CA).
Tal como se usa en el presente documento,
"fuerza del promotor" se refiere al nivel de expresión regulada
por promotor de un gen heterólogo en tejido o tejidos vegetales, en
relación con un patrón adecuado (por ejemplo, un promotor asociado
a fruta de una planta particular, por ejemplo, plátano, frente a un
promotor génico patrón o control, por ejemplo el promotor de CaMV
35S o el promotor de CsVMV (promotor del virus del mosaico de la
mandioca venosa, Verdaguer et al., 1998). Pueden medirse los
niveles de expresión uniendo el promotor a un gen indicador
adecuado tal como GUS (\beta-glucuronidasa). La
expresión del gen indicador puede medirse fácilmente mediante
ensayos fluorométricos, espectrofotométricos o histoquímicos
(Jefferson, et al., 1987a; Jefferson, 1987b; Jefferson, RA,
1989).
Una construcción o una secuencia de ácido
nucleico "heterólogo" tiene una parte de la secuencia que se ha
introducido en la célula vegetal en la que se expresa. Heterólogo,
con respecto a una secuencia control, puede referirse a una
secuencia control (es decir, promotora o potenciadora) que no actúa
en la naturaleza para regular el mismo gen cuya expresión está
regulándose actualmente. Generalmente, se introduce ácido nucleico
heterólogo en la célula o parte del genoma en el que están
presentes, y se han añadido a la célula mediante transfección,
microinyección, electroporación o similares. Las secuencias pueden
contener una combinación de secuencia control/secuencia codificante
que es igual que, o diferente de, una combinación de secuencia
control/secuencia codificante encontrada en la planta nativa.
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "operativamente unido" en relación con un vector o
construcción de ADN recombinante significa que los componentes de
nucleótidos del vector o construcción de ADN recombinante están en
una relación funcional con otra secuencia de ácido nucleico. Por
ejemplo, un promotor o potenciador está operativamente unido a una
secuencia codificante si afecta a la transcripción de la secuencia;
o un sitio de unión a ribosomas está operativamente unido a una
secuencia codificante si está colocada de modo que facilita la
traducción. Generalmente, "operativamente unido" significa que
las secuencias de ADN que están unidas son contiguas y, en el caso
de una secuencia líder secretora, son contiguas y están en fase de
lectura. Sin embargo, los potenciadores no tienen que ser
contiguos.
Tal como se usa en el presente documento, el
término "gen" significa el segmento de ADN implicado en la
producción de una cadena polipeptídica, que puede incluir o no
regiones que preceden y siguen a la región codificante, por ejemplo
secuencias no traducidas en 5' (5' UTR) o "líder" y secuencias
3' UTR o "trailer", así como secuencias intermedias (intrones)
entre segmentos codificantes individuales (exones).
El término "gen" puede usarse de manera
intercambiable en el presente documento con la expresión
"secuencia codificante de ácido nucleico heteróloga", y la
expresión "gen estructural" significa una región codificante
de ADN.
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "identidad de secuencia" significa identidad de la
secuencia de aminoácidos o ácido nucleico en dos o más secuencias
alineadas, alineadas usando un programa de alineación de
secuencias. Las búsquedas de secuencias se llevan a cabo
preferiblemente usando el programa BLASTN cuando se evalúa la de
una secuencia de ácido nucleico dada en relación con las secuencias
de ácido nucleico en las secuencias de ADN de GenBank y otras bases
de datos públicas. Se prefiere el programa BLASTX para buscar
secuencias de ácido nucleico que se han traducido en todos los
marcos de lectura frente a secuencias de aminoácidos en las
secuencias de proteínas de GenBank y otras bases de datos públicas.
Se ejecutan tanto BLASTN como BLASTX usando parámetros por defecto
de penalización por hueco abierto de 11,0 y una penalización por
extensión de hueco de 1,0, y utilizan la matriz
BLOSUM-62 [véase, Altschul, et al.,
1997].
La expresión "% de homología" se usa de
manera intercambiable con la expresión "% de identidad" en el
presente documento y se refiere al nivel de identidad entre dos
secuencias, es decir, un 70% de homología significa lo mismo que
una identidad de secuencia del 70% tal como se determina mediante un
algoritmo definido y, en consecuencia, un homólogo de una secuencia
dada tiene al menos aproximadamente un 70%, de manera preferible
aproximadamente un 80%, de manera más preferible aproximadamente un
85%, de manera incluso más preferible aproximadamente un 90% de
identidad de secuencia a lo largo de una longitud de secuencia
dada.
Una alineación preferida de secuencias
seleccionadas con el fin de determinar el "% de identidad"
entre dos o más secuencias, se realiza usando el programa
CLUSTAL-W en MacVector versión 6.5, operado con
parámetros por defecto, incluyendo una penalización por hueco
abierto de 10,0, una penalización por extensión de hueco de 0,1 y
una matriz de similitud BLOSUM 30.
Se considera que una secuencia de ácido nucleico
es "selectivamente hibridable" con una secuencia de ácido
nucleico de referencia si las dos secuencias se hibridan
específicamente entre sí en condiciones de lavado e hibridación de
rigurosidad moderada. Las condiciones a modo de ejemplo incluyen
hibridación realizada tal como se describe en el manual ZetaProbe
de Bio-Rad Labs (Bio-Rad Labs,
Hercules. CA), incorporado expresamente al presente documento como
referencia. Por ejemplo, se realiza la hibridación en EDTA 1 mM,
Na_{2}HPO_{4} 0,25 M y SDS al 7% a 60ºC, seguido de lavado en
EDTA 1 mM, NaPO_{4} 40 mM, SDS al 5% y EDTA 1 mM, NaPO_{4} 40
mM, SDS al 1%. Se mencionan adicionalmente condiciones de
hibridación en Ausubel FM et al., 1993, incorporado
expresamente al presente documento como referencia.
Tal como se usa en el presente documento, el
término "expresión" se refiere al proceso mediante el cual se
produce un polipéptido basándose en la secuencia de ácido nucleico
de un gen. El proceso incluye tanto transcripción como
traducción.
Tal como se usa en el presente documento, las
expresiones "transformado", "transformado de manera
estable" o "transgénico" se refiere a una célula vegetal
que tiene una secuencia de ácido nucleico no nativa (heteróloga)
integrada en su genoma que se mantiene a través de dos o más
generaciones.
Tal como se usa en el presente documento, el
término "modular" se refiere a un cambio en la actividad
biológica. La modulación puede referirse a un aumento o una
disminución en la actividad biológica, las características de unión
o cualquier otra propiedad biológica, funcional o inmunológica de la
molécula.
Tal como se usa en el presente documento, la
expresión "regulado por etileno", se refiere a una regulación
que está inducida por cambios en la concentración de etileno en la
planta. Por ejemplo, la actividad promotora que se produce o que se
produce principalmente durante las fases tardías del desarrollo de
la fruta y/o las fases tempranas de la maduración de la fruta, se
dice que está regulada por etileno.
Tal como se usa en el presente documento, una
"célula vegetal" se refiere a cualquier célula derivada de una
planta, incluyendo tejido no diferenciado (por ejemplo, callo) así
como semillas de plantas, polen, propágulos y embriones.
Se identificaron varios fragmentos de ADNc como
asociados a fruta y que se expresaban abundantemente en plátano
mediante presentación diferencial. El análisis de fragmentos de
presentación diferencial asociados a fruta junto con amplificación
por PCR de ADN genómico con cebadores oligonucleotídicos
complementarios a regiones conservadas de secuencias conocidas
condujo a la caracterización e identificación final de las
secuencias promotoras descritas en el presente documento.
Se realizó presentación diferencial usando ARN
de plátano total de pulpa, raíz, cormo y hoja de plantas que se han
hecho crecer en invernadero, y plántulas in vitro (raíz y
brote), para identificar fragmentos de ARN que se expresan
diferencial y abundantemente en plátano, tal como se describe en el
ejemplo 1. El análisis de 36 fragmentos de presentación diferencial
asociados a fruta condujo a la selección final de una secuencia
para el aislamiento y la caracterización del promotor (G1A).
Uno de los fragmentos, G1A, se hibridaba con ARN
de pulpa de plátano en diferentes fases de maduración. Se encontró
que el transcrito de G1A aumentaba con la maduración de la fruta.
Cuando se hibridó en una transferencia de tipo Southern genómica de
plátano, se encontró que G1A estaba representado por una pequeña
familia génica en el plátano.
Cuando se realizó presentación diferencial
usando ARN de plátano total a partir de pulpa con el cebador anclado
a G (H-T_{11}G, SEQ ID NO:15) usado para las
amplificaciones, junto con cebadores arbitrarios,
H-AP1 a H-AP8 (SEQ ID
NOs:7-14; GenHunter Corp., Nashville, TN), se
encontró que varios productos de presentación diferencial
amplificados eran únicos para la pulpa y no podían detectarse en la
raíz, cormo, hoja o tejido de plántula in vitro, tal como se
describe en el ejemplo 1. Entre éstos estaba un producto de
aproximadamente 400 pb usando el cebador H-AP1 (SEQ
ID NO:7; GenHunter Corp., Nashville, TN).
Se usó el producto de presentación diferencial
recuperado como sonda en transferencias de tipo Northern para
confirmar la distribución tisular del transcrito asociado. Los
resultados del análisis de transferencia de tipo Northern usando
G1A como sonda indican que el transcrito nativo es de
aproximadamente 600 nt, y está sumamente asociado a fruta (no
detectado en ningún otro tejido analizado incluyendo raíz, cormo,
hoja o plántula in vitro). Cuando se hibridó el transcrito
de G1A con ARN de pulpa de plátano en diferentes fases de
maduración, apenas podía detectarse en plátanos verdes no tratados
con etileno, y la abundancia del transcrito aumentó drásticamente
tras el tratamiento con etileno y durante la maduración.
Tras el clonaje, se secuenciaron los productos
de presentación diferencial y se compararon con secuencias
disponibles en GenBank, usando una búsqueda de BLASTN básica de
bases de datos de secuencias de ácido nucleico no redundantes a
través de NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/index.html), usando
parámetros por defecto y se encontró que G1A (TRX) presentaba una
similitud de secuencia significativa con otros genes de tiorredoxina
de plantas.
Se encontraron las secuencias de muchos genes de
tiorredoxina de plantas en GenBank. La secuencia codificante de G1A
de plátano, designada en el presente documento como TRX, es un 58,6%
(280 de 478 nucleótidos) idéntica al nivel de nucleótidos con su
vecino más cercano, la tiorredoxina de trigo (TRX), número de
registro AJ009762. Fuera de la secuencia codificante, que incluye
el promotor TRX, no se detectaron apareamientos significativos
entre la secuencia de plátano y ninguna otra secuencia en GenBank
usando el programa BLASTN con parámetros por defecto.
Se sabe que la tiorredoxina existe en plantas
superiores en varias formas. Las isoformas m y f son cloroplásticas,
mientras que la isoforma h es citosólica y carece tanto de una
secuencia señal como de una secuencia de tránsito. Se han
caracterizado recientemente dos genes de tiorredoxina de trigo y
parecen contener un dominio transmembrana en el extremo
N-terminal, lo que indica una asociación a la
membrana. La secuencia codificante asociada con la tiorredoxina de
plátano descrita en el presente documento es lo más similar a la
isoforma h, y carece de cualquier presecuencia aparente, lo que
sugiere que es citosólica.
Los genes de tiorredoxina h existen generalmente
como pequeñas familias génicas en plantas superiores, aunque se han
caracterizado al menos cinco supuestas secuencias en
Arabidopsis. Tanto el trigo como el tabaco tienen dos genes
de tiorredoxina h estrechamente relacionados que se expresan de
manera diferencial. Antes de la presente invención, no se había
notificado una tiorredoxina asociada a fruta.
Se aislaron secuencias en el sentido de 5'
asociadas con el producto de presentación diferencial de plátano
TRX en una serie de etapas, tal como se detalla en el ejemplo 1. Se
aislaron las secuencias en el sentido de 5' mediante paseo genómico
y se ensamblaron en una secuencia contigua (figuras
1A-D).
Una búsqueda de BLASTN básica
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) de bases de datos de secuencias
de ácido nucleico no redundantes a través de NCBI
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/index.html) reveló que no había
apareamientos significativos con el promotor TRX presentado en la
figura 2.
Se construyó una secuencia promotora modificada,
con sitios de restricción diseñados mediante ingeniería genética en
los extremos 5' y 3' para su incorporación en la construcción génica
indicadora pAG 159, tal como se describe más adelante en el ejemplo
1.
Se asoció previamente la pectato liasa (PEL) con
fruta y maduración en plátano (Dominguez-Puigjaner
et al., 1997; Medina-Suarez et al.,
1997) y con la descomposición de componentes de la pared celular y
el posterior ablandamiento de la fruta durante la maduración de la
fruta de fresa (Medina-Escobar et al., 1997).
Pueden encontrarse dos secuencias de ADNc de pectato liasa de
plátano y una de fresa en GenBank con los números de registro
X92943, Z93106 y U63550, para PEL1, PEL2 y PEL de fresa,
respectivamente.
La expresión pectato liasa en fruta de plátano
está coordinada con la maduración y puede estimularse mediante
etileno endógeno (Dominguez-Puigjaner et al,
1997). Sin embargo, la distribución tisular del transcrito de PEL
no se ha notificado anteriormente.
La amplificación por PCR de ADN genómico de
plátano con cebadores oligonucleotídicos complementarios a regiones
conservadas de la secuencia codificante de PEL produjo dos productos
de tamaño diferente (PEL1 y PEL2) que se clonaron, se secuenciaron
y se usaron para diseñar cebadores oligonucleotídicos específicos de
gen. Los resultados de la reacción en cadena de la polimerasa con
transcriptasa inversa semicuantitativa (RT-PCR)
usando ADNc de pulpa de plátano maduro como molde indicaron que el
transcrito de PEL1 era más abundante en pulpa de plátano maduro que
el transcrito de PEL2.
La alineación de las dos secuencias de PEL de
plátano con las secuencias de PEL en GenBank indicó que PEL1
(número de registro de GenBank X92943) tiene la misma secuencia
codificante tal como se describe por
Dominguez-Puigjaner et al., 1997. y que PEL2
(número de registro de GenBank Z93106) tiene la misma secuencia
codificante tal como se describe por Medina-Suarez
et al, 1997. Una búsqueda en GenBank de secuencias
relacionadas indicó una pectato liasa asociada a fruta adicional
aislada de la fresa (Medina-Escobar et al.,
1997).
La alineación de las dos secuencias codificantes
de PEL de plátano y la secuencia codificante de PEL de fresa de
GenBank usando MacVector versión 6.5 reveló regiones de secuencia
que se conservan entre las tres pectato liasas asociadas a fruta.
Se identificaron secuencias promotoras de PEL en un procedimiento de
múltiples etapas, y antes de la presente invención no se había
notificado la secuencia promotora de PEL.
Se generó una biblioteca de ADNc y adaptadores
ligados a ADNc bicatenario con el fin de proporcionar una biblioteca
accesible para PCR para una amplificación rápida de los extremos 5'
y 3' del ADNc (5' o 3' RACE, respectivamente), tal como se detalla
en el ejemplo 2, más adelante. Se amplificó un supuesto fragmento de
promotor de aproximadamente 2,5 kb a partir de la biblioteca
genómica de plátano digerida con ScaI, se clonó y se secuenció
completamente.
Se subclonó el fragmento de promotor PEL1 de 2,5
kb como una fusión traduccional con GUS en una construcción del gen
indicador, luego se truncó en el extremo 5' para generar fragmentos
de promotor de 2,0 kb (SEQ ID NO:3) y truncamientos de los mismos
de 1,4 kb, y 0,9 kb tal como se describe en el ejemplo 2. Véanse
también las figuras 3A y 3B. Se incorporaron los diversos
fragmentos de promotor PEL en construcciones indicadoras en fusión
traduccional con una secuencia de GUS, también descrito en el
ejemplo 2.
La actina es una proteína expresada de manera
ubicua que es un componente integral del citoesqueleto. Debido a su
alto grado de conservación y abundante expresión en casi todos los
tejidos eucariotas, la actina se ha convertido en un patrón común o
gen control en el estudio de sistemas biológicos. Generalmente, se
considera que la expresión de la actina es tanto ubicua como
constitutiva y las secuencias de actina y la estructura del gen
están bien conservadas entre las plantas. En las plantas, los genes
de actina funcionales están compuestos comúnmente por cinco exones
interrumpidos con cuatro intrones. Las posiciones de los intrones
están bien conservadas entre las plantas y son bastante pequeños,
aunque la longitud y secuencia de los intrones son variables. Véase,
por ejemplo, Pearson y Meagher, 1990, actina de soja; An et
al., 1996, actina de Arabidopsis; y McElroy et
al., 1990, arroz.
El aislamiento y la caracterización de un
fragmento de ADN genómico en el sentido de 5' de una secuencia
codificante de actina de melón (Cucumis melo) se describe en
el presente documento y se identifica como el promotor de actina de
melón ("mACTIN", ejemplo 3). La secuencia de promotor de mACTIN
(SEQ ID NO:4) se deriva de una dicotiledónea, sin embargo, presenta
de manera sorprendente una fuerte actividad promotora constitutiva
tanto en monocotiledóneas como dicotiledóneas. Aunque el promotor
es de origen vegetal, presenta un nivel de actividad promotora que
es similar a la del promotor viral de CaMV usado comúnmente.
El promotor TRX específico de fruta de plátano
presentaba un nivel moderado de actividad tal como se determinó
mediante la actividad transitoria del gen indicador en trozos de
fruta de plátano. Se construyeron dos formas modificadas del
promotor (1) añadiendo un intrón de monocotiledóneas al extremo 3'
del promotor TRX de plátano y (2) fusionando el promotor TRX de
plátano con el promotor de actina de melón en la caja TATA.
El promotor de actina de melón es un promotor
constitutivo fuerte que es activo tanto en monocotiledóneas como
dicotiledóneas y contiene un intrón en la secuencia líder no
traducida en 5'. Aunque el mecanismo no es parte de la invención,
se pronosticó que la adición de un intrón en la secuencia líder en
5' no traducida del promotor TRX de plátano aumentaría la actividad
del promotor TRX de plátano, pero que la especificidad de fruta del
promotor TRX permanecería sin cambios dado que se pronostica que los
elementos funcionales que controlan la especificidad de tejido se
producen en el sentido de 5' de la caja TATA.
La construcción y evaluación de un promotor de
fusión TRX-actina de melón y
TRX-intrón de monocotiledóneas se describe
adicionalmente en el ejemplo 4. Según los resultados de ensayos de
expresión transitoria usando los promotores TRX modificados, los
promotores de fusión demuestran un rendimiento mejorado en relación
con el promotor TRX específico de fruta de plátano en ensayos de
expresión transitoria.
La presente invención proporciona vectores
adecuados para la transformación de plantas. Los vectores, genes
quiméricos y construcciones de ADN de la presente invención también
son útiles para la expresión de genes heterólogos. Las plantas
transgénicas, células vegetales transgénicas y fruta transgénica,
que portan los genes quiméricos de la presente invención, pueden
ser una fuente útil de material expresado de manera
recombinante.
Los promotores de fusión TRX y asociados a fruta
de plátano de la invención encuentran utilidad en construcciones
génicas quiméricas para la expresión asociada a fruta de genes
estructurales heterólogos operativamente unidos a un promotor. Los
métodos y resultados descritos en el presente documento se refieren
a la expresión génica asociada a fruta bajo el control de los
promotores de fusión TRX y asociados a fruta de la invención, así
como la expresión génica constitutiva bajo el control del promotor
de actina de melón en células vegetales transgénicas. Los
promotores de la invención incluyen una región de ADN que promueve
la transcripción de un gen operativamente unido a la misma, en
células vegetales transformadas.
Usando técnicas de manipulación de ADN
conocidas, de rutina tales como las descritas en Sambrook et
al. (1989), pueden prepararse construcciones génicas
heterólogas mediante las cuales una secuencia de interés de ADN
estructural foráneo, o gen, puede colocarse bajo el control
regulador de un promotor asociado a fruta de plátano de la
invención.
invención.
Los expertos habituales en la técnica conocen la
construcción de vectores de expresión o construcciones génicas
heterólogas adecuadas para técnicas de transformación en plantas
(véase, por ejemplo Houck y Pear, 1990, y Becker, et al.,
1992).
Para la expresión en plantas, los vectores de
expresión de la invención pueden construirse para que contengan un
sitio de inserción para una secuencia codificante de ADN de interés.
La transcripción de tal ADN insertado está entonces bajo el control
de un promotor asociado a fruta de plátano de la invención.
Tales vectores de expresión pueden tener señales
de terminación de la transcripción únicas o múltiples en el extremo
3' de la secuencia de ADN que está expresándose. El casete de
expresión puede incluir también, por ejemplo, (i) una secuencia de
ADN que codifica para una secuencia líder (por ejemplo, para
permitir la secreción o el direccionamiento vacuolar), (ii) señales
de terminación de la traducción, (iii) genes marcadores
seleccionables para su uso en células vegetales, (iv) secuencias que
permiten la selección y propagación en un huésped secundario, tal
como un origen de replicación y una secuencia marcadora
seleccionable.
Los genes marcadores seleccionables codifican
para un polipéptido que permite la selección de células vegetales
transformadas que contienen el gen haciendo que las células sean
resistentes a una cantidad de un antibiótico que sería tóxica para
las células vegetales no transformadas. Los genes marcadores
seleccionables a modo de ejemplo incluyen el gen de resistencia a
neomicina fosfotransferasa (nptII), higromicina
fosfotransferasa (hpt), nitrilasa específica de bromoxilino
(bxn), enzima fosfinotricina acetiltransferasa (BAR) y el
gen de resistencia a espectinomicina (spt), en los que el
agente selectivo es kanamicina, higromicina, geneticina, el
herbicida glufosinato-amonio ("Basta") o
espectinomicina, respectivamente.
Los huéspedes secundarios típicos incluyen
bacterias y levaduras. En una realización, el huésped secundario es
Escherichia coli, el origen de replicación es un tipo
colE1 y el marcador seleccionable es un gen que codifica
para resistencia a ampicilina. El origen de replicación y las
secuencias marcadoras seleccionables operativas en huéspedes
secundarios se conocen bien en la técnica y muchos están
comercialmente disponibles (por ejemplo, Clontech, Palo Alto, CA;
Stratagene, La Jolla, CA). Los vectores de la presente invención son
útiles para la expresión asociada a tejido de fruta (usando un
promotor TRX o PEL de plátano, un promotor de fusión
TRX-intrón o uno TRX-actina) o la
expresión constitutiva (mACTIN) de secuencias codificantes de ácido
nucleico en células vegetales. Por ejemplo, puede insertarse una
secuencia que codifica para péptido o polipéptido seleccionado en
un vector de expresión de la presente invención. El vector se
transforma entonces en células huésped, y las células huésped se
cultivan en condiciones que permiten la expresión de la secuencia
que codifica para la proteína. En algunos casos, el péptido o
polipéptido expresado se aísla de las células. También pueden
usarse células progenitoras de plantas transformadas para producir
plantas transgénicas que llevan fruta.
Además, la invención incluye un método para
producir una planta que lleva fruta transgénica, en la que la fruta
producida por la planta tiene un fenotipo modificado. En este
método, se introduce una construcción génica heteróloga (por
ejemplo, mediante transformación) en células progenitoras de la
planta. Una construcción génica heteróloga a modo de ejemplo está
compuesta por (i) una secuencia de ADN que codifica para un producto
génico eficaz para modificar una característica fenotípica de la
planta, por ejemplo, para reducir la biosíntesis de etileno en
fruta producida por la planta, operativamente unida a (ii) un
promotor de fusión TRX o de plátano de la invención en el que la
expresión está asociada a fruta. En otra realización, la invención
incluye un método para producir una planta transgénica, en el que
una construcción génica heteróloga a modo de ejemplo está compuesta
por (i) una secuencia de ADN que codifica para un producto
transgénico, operativamente unida a (ii) un promotor de actina de
melón en el que la expresión es constitutiva.
La secuencia de ADN es heteróloga con respecto
al promotor y el gen quimérico contiene los elementos reguladores
apropiados necesarios para la expresión en una célula vegetal. El
progenitor transformado se hace crecer para producir una planta
transgénica que lleva fruta. El método incluye además transformar
células progenitoras de la planta con un vector que contiene un
marcador seleccionable y el gen heterólogo.
Se entenderá que los vectores descritos en el
presente documento pueden formar parte de un kit de transformación
de plantas. Otros componentes del kit pueden incluir, pero no se
limitan a, reactivos útiles para la transformación de células
vegetales.
Pueden transferirse genes quiméricos que
contienen un promotor asociado a fruta de plátano de la invención,
por ejemplo, TRX o PEL, un promotor de actina de melón de la
invención, un promotor de fusión TRX:intrón o TRX:actina de melón
de la invención, a células vegetales mediante cualquiera de varias
metodologías de transformación de plantas, incluyendo métodos
basados en Agrobacterium [Ranier et al., 1990 (arroz),
McCormick et al., 1986 (tomate): Norelli et al., 1996
(manzana)], electroporación, microinyección y bombardeo con
microproyectiles. (Véase, por ejemplo, Comai y Coning. 1993; Klein,
et al., 1988; Miki, et al. 1987; Bellini. et
al., 1989).
En una realización, se introducen genes
quiméricos en plantas a modo de un plásmido Ti sin
ADN-T portado por Agrobacterium tumefaciens,
seguido por el cocultivo de las células de A. tumefaciens con
células vegetales. En tales casos, los vectores para su uso en la
invención contienen un gen marcador seleccionable, regiones límite
de ADN-T de Agrobacterium tumefaciens, un gen
heterólogo de interés y otros elementos según se desee. Vectores de
transformación de Agrobacterium a modo de ejemplo están
comercialmente disponibles de Clontech (Palo Alto, CA) y se
describen adicionalmente por An, et al., 1985.
Pueden construirse otros vectores adecuados
usando los promotores de la presente invención y vectores de
transformación de plantas convencionales, que están ambos
comercialmente disponibles (Clontech, Palo Alto, CA) y de fuentes
académicas [Salk Institute, Plant Biology Labs; Texas A & M
University (Frisch et al., 1995); Waksman Institute,
Rutgers, The State University of New Jersey, Piscataway, NJ].
Otra realización se basa en el bombardeo con
microproyectiles usando micropartículas cargadas con ADN que se
bombardean al interior de las células usando la tecnología de
"pistola génica", (véase, por ejemplo, Robinson, HL y Torres,
CA, 1997.)
Cuando se utilizan técnicas de transformación
por electroporación o bombardeo con microproyectiles, el vector de
transformación contiene generalmente el gen heterólogo de interés y
una construcción de un gen marcador seleccionable para determinar
si el acontecimiento de transformación fue satisfactorio.
Se obtienen células vegetales transformadas como
resultado de la transformación de las células vegetales con una
construcción génica heteróloga que contiene un promotor de la
invención operativamente unido a un gen heterólogo. Las células
vegetales se cultivan en medio que contiene el agente de selección
apropiado para identificar y seleccionar células vegetales que
expresan el gen quimérico. Tras seleccionar células vegetales que
expresan el gen quimérico, se regeneran plantas completas a partir
de las células vegetales transgénicas. Se conocen en la técnica
técnicas para regenerar plantas completas a partir de células
vegetales transformadas. Se conocen también protocolos de
regeneración de plantas adecuados.
La invención incluye además un método para
producir una planta transgénica tal como una planta que lleva fruta.
En este método, el gen quimérico de la presente invención, portado
normalmente en un vector de expresión que permite la selección en
células vegetales, se introduce en células progenitoras de una
planta. Estas células progenitoras se hacen crecer entonces para
producir una planta transgénica que lleva fruta.
Las plantas preferidas adecuadas para la
transformación usando los promotores de fusión TRX y actina de
melón, asociados a fruta de plátano de la invención, e incluyen
pero no se limitan a, plátano, tomate, piña, uva, frambuesa, fresa,
kiwi, aguacate, melón, mango, papaya, manzana, melocotón, pera,
cereza, cítricos, palmera datilera, plátano macho, soja, algodón,
alfalfa, colza, lino, remolacha azucarera, girasol, patata, tabaco,
maíz, trigo, arroz, frutos de cáscara y lechuga.
En una realización a modo de ejemplo, se
transforman explantes de cotiledón de una variedad de melón
cantaloup (Cucumis Melo, melón bordado) según métodos
conocidos (Fang y Grumet, 1990; Valles y Lasa, 1994: Dong, et
al., 1991; Gonsalves, et al., 1994, Yoshioka, et
al., 1992; Ayub, et al., 1996), usando la cepa de
Agrobacterium desarmada para introducir los vectores binarios
descritos anteriormente en plantas. La cepa de Agrobacterium
desarmada se cocultiva con explantes de tejido de cotiledón de
melón, y se seleccionan transformantes primarios basándose en su
capacidad para regenerar y desarrollar raíces en medios que
contienen el antibiótico, kanamicina.
En otras realizaciones a modo de ejemplo, se
usan métodos de transformación de Agrobacterium tales como
se describieron para plátano, arroz, tomate, manzana para
transformar células vegetales usando un promotor de la invención.
Se ha descrito anteriormente la transformación de
Agrobacterium para arroz, tomate, manzana, almendra,
espárrago, aguacate, brócoli, zanahoria, coliflor, apio, pepino,
uva, caqui y espinaca. Véase, por ejemplo, Sagi et al., 1995
(plátano); Ranier et al., 1990 (arroz); McCormick et
al., 1986 (tomate), Van Eck JM, et al., Plant Cell
Reports 14: 299-304, 1995 (tomate); Norelli et
al., 1996 (manzana); Miguel CM et al., Plant Cell
Reports 18: 387-93, 1999 (almendra);
Cabrera-Ponce JL et al., Plant Cell Reports
16: 255-260, 1997, Delbreil B et al., Plant
Cell Reports 12:129-132, 1993 (espárrago); Mogilner
N et al., Mol Plant Microbe Interact
6(5):673-5, 1993 (aguacate); Hosoki T et
al., J. Japan Soc. Hort. Sci. 60: 71-75, 1991
(brócoli); Hardegger M et al., Molecular Breeding 4:
119-127, 1998 (zanahoria); Bhalla PL y Smith N,
Molecular Breeding 4: 531-41, 1998 (coliflor);
Catlin D et al., Plant Cell Reports 7:
100-103, 1988 (apio); Sarmento GG et al.,
Plant Cell Tissue and Organ Culture 31: 185-193,
1992 y Trulson AJ et al., Theor Appl Genet 73:
11-15, 1986 (pepino); Scorza R et al., Plant
Cell Reports 14: 589-92, 1995 y Franks T et
al., Molecular Breeding 4:321-33, 1998 (uva);
Nakamura Y et al., Plant Cell Reports
17:435-440 (caqui); y Zhang HX y Zeevaart JAD, Plant
Cell Reports 18: 640-45, 1999 (espinaca).
Cualquier gen estructural de interés puede
colocarse bajo el control regulador de un promotor de la invención.
El gen estructural puede codificar para un polipéptido de interés u
otro producto génico.
Según los métodos de la presente invención,
pueden unirse operativamente genes heterólogos a un promotor de
fusión TRX, de actina de melón o asociado a fruta de plátano de la
invención.
En un aspecto, los promotores asociados a fruta
de plátano de la invención se usan para modular la producción de
etileno en células de fruta transformadas, y de ese modo alterar la
maduración y retrasar la senescencia de fruta transgénica compuesta
por tales células de fruta.
En esta realización de la invención, los
promotores descritos en el presente documento se emplean en un
método para prolongar la maduración y retrasar la senescencia de la
fruta de una planta que lleva fruta, por ejemplo, plátano. En este
aspecto de la invención, se hacen crecer células vegetales
transgénicas que contienen los promotores de la presente invención
para producir una planta transgénica que lleva fruta.
En particular, se transforman células vegetales
con una construcción de ácido nucleico heterólogo que codifica para
un producto que puede reducir la biosíntesis de etileno cuando se
expresa en células vegetales (por ejemplo,
S-adenosil-metionina hidrolasa
(SAMasa, Ferro et al., 1995: Hughes et al., 1987),
ácido
aminociclopropano-1-carboxílico
(ACC) desaminasa, molécula antisentido de ACC oxidasa, molécula
antisentido de ACC sintasa, molécula de cosupresión de ACC oxidasa,
molécula de cosupresión de ACC sintasa), que está bajo el control de
un promotor de plátano de la invención. La fruta producida por
estas plantas transgénicas tienen un fenotipo de maduración
modificada, tal como se describe en las patentes estadounidenses de
titularidad conjunta 5.859.330; 5.783.394; 5.783.393: 5.723.746;
5.589.623; 5.416.250 y 5.750.864, expresamente incorporadas al
presente documento como referencia.
Un fenotipo de maduración modificada se refiere
a una alteración en la velocidad de maduración; caracterizado por
un aumento en el transcurso de tiempo de la maduración, o maduración
prolongada y la senescencia retrasada de una fruta transgénica en
relación con una fruta de tipo natural correspondiente (es decir, no
transgénica).
En otra realización, la secuencia codificante de
ácido nucleico puede corresponder a un gen relacionado con
patogénesis, tal como proteína inhibidora de poligalacturonasa
(PGIP), glucanasa y quitinasa.
En realizaciones adicionales, la secuencia
codificante de ácido nucleico incluye secuencias que afectan a: (i)
el aroma (por ejemplo, taumatina; GenBank); (ii) la pigmentación
(por ejemplo, productos que modifican la síntesis de licopeno,
tales como licopeno ciclasa; GenBank); (iii) enzimas u otros
productos catalíticos (tales como ribozimas o anticuerpos
catalíticos) que modifican procesos de células vegetales; (iv)
enzimas que inhiben la degradación de fruta madurada (por ejemplo,
polifenol oxidasa antisentido y polifenol peroxidasa antisentido
(para inhibir el pardeamiento) y pectato liasa antisentido (para
inhibir el ablandamiento); (vi) péptidos antimicrobianos, (vii)
genes de acumulación de sacarosa, tales como el gen de la sacarosa
fosfato sintasa (GENBANK) y (viii) genes que afectan al metabolismo
de la sacarosa (por ejemplo, invertasa).
Tras la transformación, se someten a ensayo
células vegetales transgénicas para detectar la expresión de un
transgén que está operativamente unido a un promotor de fusión TRX,
de actina de melón o asociado a fruta de plátano de la invención.
Pueden seleccionarse inicialmente células vegetales transgénicas por
su capacidad para crecer en presencia de un agente selectivo, tal
como el antibiótico aminoglicósido, kanamicina.
La expresión de un transgén también puede
determinarse mediante análisis de ADN, ARNm y proteína, asociados
con la expresión del transgén. Los ensayos se realizan normalmente
usando diversas fuentes de tejido vegetal, por ejemplo, hojas,
tallo o fruta.
Se evaluó la actividad relativa de los
promotores asociados a fruta de plátano de la invención en un
sistema de ensayo transitorio usando un gen indicador, a modo de
ejemplo GUS (\beta-glucuronidasa), eficaz para
evaluar la expresión regulable asociada a tejido de los promotores.
La expresión de proteína GUS se mide fácilmente mediante ensayos
fluorométricos, espectrofotométricos o histoquímicos (Jefferson,
1987a).
Los resultados de los ensayos funcionales de los
promotores PEL y TRX asociados a fruta en construcciones de un gen
indicador de GUS sugieren que las secuencias de PEL y TRX actúan
como promotores en tejido de fruta, son sensibles a etileno y están
asociadas con la maduración.
Se prepararon construcciones de ácido nucleico
recombinante que comprendían: pAG142a-pel::GUS (2,0
kb), pAG142b-pel::GUS (1,4 kb),
pAG142c-pel::GUS (0,9 kb),
pAG153-CsVMV::GUS, pAG159-TRX::GUS y
pBI221-35S::GUS usando las secuencias promotoras
aisladas y técnicas empleadas rutinariamente por los expertos en la
técnica, se introdujeron entonces en células vegetales de plátano
mediante bombardeo de partículas, tal como se describe más adelante
en los ejemplos 1 y 2.
La actividad promotora de diversas
construcciones de ácido nucleico recombinante,
pAG142a-pel::GUS (2,0 kb), pAG142bpel::GUS (1,4
kb), pAG142c-pel::GUS (0,9 kb),
pAG153-CsVMV::GUS, pAG159-TRX::GUS y
PBI221-35S::GUS, se evaluó en ensayos transitorios
para determinar la expresión de GUS.
Para llevar a cabo el análisis, se obtuvieron
plátanos "cavendish" de una tienda de comestibles local y se
sometieron a prueba antes del tratamiento con etileno ("no
tratados con gas"), en el plazo de 24 horas de un tratamiento
con etileno comercial convencional ("verde, tratados con gas")
o aproximadamente de 2 a 3 días tras el tratamiento con etileno,
cuando los plátanos habían alcanzado un índice de color de la piel
(PCI) de 4 a 5 (la mayoría de las veces piel amarilla, "medio
maduros").
Se prepararon suspensiones en partículas de oro
de cada construcción y se usaron para bombardear fruta de plátano
verde esterilizada no tratada con gas, fruta de plátano verde
tratada con gas justo antes de la fase de maduración (no bastante
amarilla) y fruta de plátano tratada con gas 24 horas tras tratar
con gas con etileno, tal como se detalla más adelante en los
ejemplos 1 y 2. La figura 7 ilustra los resultados de los ensayos
de indicador de GUS con los promotores
pAG142a-pel::GUS (PEL 2,0),
pAG142b-pel::GUS (PEL 1,4),
pAG142c-pel::GUS (PEL 0,9),
pAG153-CsVMV::GUS (CsVMV) y
pAG159-TRX::GUS (TRX 1,0) en pulpa de plátano
comestible (superficie externa de la pulpa en contacto con la piel)
en fases de maduración verde, de índice de color de la piel (PCI) 1
(tempranas) y PCI 4 (tardías). Los resultados se notifican como el
tanto por ciento de trozos de fruta de plátano con focos de
GUS.
La actividad relativa de los promotores de
fusión TRX-actina, TRX-intrón y
actina de melón de la invención se evaluó en un sistema de ensayo
transitorio usando un gen indicador de GUS
(\beta-glucuronidasa), tal como se describió
anteriormente.
Se llevó a cabo el bombardeo de partículas de
diversos tejidos incluyendo células embrionarias de plátano en
suspensión, trozos de fruta de plátano y varios tipos de tejido de
ajo y cebolla usando los promotores de fusión TRX y actina de
melón. Se evaluaron varias construcciones de plásmidos que contenían
el gen GUS bajo el control transcripcional de diferentes promotores
mediante bombardeo de partículas incluyendo:
pAG138m-RE4::GUS; pAG147-GUS sin
promotor (que contiene el gen GUS sin elementos reguladores y sirve
como control negativo); pAG153-CsVMV::GUS (que
contiene el promotor de CsVMV y sirve como control positivo);
pAG167-mACTIN::GUS; PBI221-35S::GUS
9 (que contiene el promotor de CaMV y sirve como control positivo);
pAG749, TRX-actina; y pAG759,
TRX-intrón de O2, tal como se describe
adicionalmente en los ejemplos 3 y 4.
Tras el bombardeo y la incubación en la
oscuridad, se trataron las muestras con disolución de
X-gluc a 37ºC durante 18 horas. Se puntuaron los
focos de GUS azules usando un microscopio invertido.
Se evaluó el promotor de actina de melón junto
con diversos promotores control tanto en ajo como en cebolla y el
control negativo (GUS sin promotor) no mostró focos, mientras que
los pAG138m-RE4::GUS;
pAG153-CsVMV::pAG167-mACTIN::GUS; y
PBI221-35S::GUS (CaMV 35S) promovían todos la
expresión de GUS, tal como se detalla en el ejemplo 3.
Se llevó a cabo el bombardeo de partículas de
trozos de fruta de plátano usando los promotores TRX modificados.
Los resultados de la expresión de GUS indican que las modificaciones
de TRX-intrón y TRX-actina dieron
como resultado un rendimiento mejorado en relación con el promotor
TRX específico de fruta de plátano. Más específicamente, el
promotor de fusión TRX-actina presenta actividad de
expresión transitoria aproximadamente igual al promotor
constitutivo fuerte CsVMV, mientras que la fusión
TRX-intrón es ligeramente menos activa en promedio.
Además, los promotores TRX-intrón y
TRX-actina tienen actividad inferior en hojas de
plátano, lo que indica que los promotores han conservado la
especificidad de tejido del promotor TRX (ejemplo 4).
También se sometió prueba el promotor mACTIN
para detectar su actividad en una dicotiledónea modelo
(Arabidopsis thaliana) tras su transformación con una
construcción de ácido nucleico que contenía el gen indicador que
codifica para GUS bajo el control del promotor mACTIN. El plásmido
pAG4015, que contiene dos casetes de expresión: (1) adyacente al
límite izquierdo del ADN-T se encuentra el casete de
selección que contiene el gen nptII que confiere resistencia a
kanamicina bajo el control del promotor de CsVMV junto con el
terminador G7; y (2) adyacente al límite derecho del
ADN-T se encuentra el gen indicador GUS bajo el
control del promotor mACTIN junto con el terminador nos.
Se transformaron plantas de Arabidopsis
thaliana con pAG4015 mediante transformación mediada por
Agrobacterium in planta, se recogieron semillas T1 de
las plantas, se germinaron y se transformaron en plantas de
semillero identificadas basándose en la resistencia a kanamicina,
tal como se describe adicionalmente en el ejemplo 3.
La tinción histoquímica para detectar la
actividad de GUS indicó que el promotor mACTIN dirige la expresión
del gen indicador fuerte en hojas, raíces, tallos y flores (ejemplo
3).
Pueden someterse a ensayo plantas transgénicas
para determinar su capacidad para sintetizar productos de ARNm,
ADN, proteína y/o para determinar su resistencia a un antibiótico,
por ejemplo, el antibiótico aminoglicósido, kanamicina. Los ensayos
se realizan normalmente usando diversas fuentes de tejido vegetal,
por ejemplo, hojas, tallos o frutas.
La expresión y/o amplificación génica puede
medirse en una muestra directamente, por ejemplo, mediante
transferencia de tipo Northern, transferencia de tipo Southern
convencionales para cuantificar la transcripción de ARNm [Thomas,
1980), transferencia puntual (análisis de ADN) o hibridación in
situ, usando una sonda marcada de manera apropiada, basándose
en la secuencia o el transgén que está expresándose bajo el control
de los diversos promotores descritos en el presente documento.
Los usos y beneficios de los promotores
específicos asociados a fruta de plátano descritos en el presente
documento incluyen la expresión específica de fruta de genes que
pueden alterar o mejorar características de la fruta. De particular
interés son el control de la maduración, la modificación del
contenido nutricional de la fruta y la expresión de proteínas
útiles de una manera específica de fruta.
El promotor de actina de melón descrito en el
presente documento es útil para controlar la expresión de marcadores
seleccionables y para la expresión constitutiva de genes de
interés. Actúa tanto en monocotiledóneas como en dicotiledóneas y
tiene actividad similar a un promotor viral comúnmente usado, pero
es de origen vegetal.
Los promotores de fusión de actina de melón
descritos en el presente documento tienen propiedades similares,
sin embargo, además han conservado la especificidad de tejido del
promotor TRX de plátano.
Los siguientes ejemplos ilustran, pero en ningún
modo pretenden limitar el alcance de la presente invención.
Los reactivos biológicos se obtuvieron
normalmente de los siguientes vendedores: cebador 5' a 3', Boulder,
CO: New England Biolabs, Beverly, MA; Gibco/BRL, Gaithersburg, MD;
Promega, Madison, WI; Clontech, Palo Alto, CA; y Operon, Alameda,
CA.
Los reactivos específicos empleados en el
bombardeo de partículas incluyen el sistema biolístico
PDS-1000/He de BioRad (BioRad Laboratories,
Hercules, CA, EE.UU.), partículas de oro de 1,5 - 3,0 \mum
(Aldrich, Milwaukee, WI, EE.UU.), un disco de ruptura: 1.100 PSI
(BioRad Laboratories, Hercules, CA, EE.UU.), tamices de detención
de 0,685 de malla (Rumsey-Loomis, Freeville, NY),
macroportadores: (Rumsey-Loomis, Freeville, NY) y
X-Gluc: sal de
5-bromo-4-cloro-3-indoil-\beta-D-glucurónido-ciclohexilamina
(Rose Scientific, Edmonton, Alberta, Canadá).
Se emplearon técnicas de ADN recombinante
convencionales en todas las construcciones (Adams y Yang, 1977;
Ausubel, et al., 1992; Hooykaas y Schilperoot 1985; Sambrook,
et al., 1989; y Maniatis, et al., 1989, todos los
cuales se incorporan expresamente como referencia, al presente
documento).
El equipo específico y los reactivos empleados
en el bombardeo de partículas incluyen el sistema biolístico
PDS-1000/He de BioRad (BioRad Laboratories,
Hercules, CA, EE.UU.), partículas de oro de 1,5 - 3,0 \mum
(Aldrich, Milwaukee, WI, EE.UU.), un disco de ruptura: 1.100 PSI
(BioRad Laboratories, Hercules, CA, EE.UU.), tamices de detención
de 0,685 de malla (Rumsey-Loomis, Freeville, NY),
macroportadores: (Rumsey-Loomis, Freeville, NY) y
X-Gluc: sal de
5-bromo-4-cloro-3-indoil-\beta-D-glucurónido-ciclohexilamina
(Rose Scientific, Edmonton, Alberta, Canadá).
Las disoluciones para su uso en ensayos de GUS
incluyen: glicerol al 50% (v/v); cloruro de calcio 2,5 M
(CaCl_{2}, 13,875 gramos de CaCl_{2} anhidro disueltos en 50 ml
de H_{2}O destilada estéril); espermidina 0,1 M (0,1452 gramos
disueltos en 10 ml de H_{2}O destilada estéril); EtOH al 70%
(v/v), 3 ml de H_{2}O destilada estéril en 7 ml de alcohol
etílico 200 de la prueba USP; disolución de X-gluc
(200 ml preparados añadiendo los componentes en las cantidades
mostradas en la tabla 1, a continuación, a 198 ml de H_{2}O
destilada, agitando durante 10 minutos o hasta que se disuelva,
ajustando el pH a 7,0, disolviendo 100 mg de X-gluc
en 2 ml de DMSO, añadiendo disolución de
X-gluc/DMSO a la disolución de pH 7,0, enjuagando el
vial de X-gluc dos veces usando la disolución de pH
7,0 y esterilizando por filtración la disolución resultante).
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\vskip1.000000\baselineskip
Se preparan suspensiones de partículas de oro
añadiendo 30 \mul de partículas de oro (de 1,5 \mum a 3,0
\mum) a un tubo de microcentrífuga de alta calidad seguido de la
adición de 1 ml de EtOH al 70%. Se agita con vórtex la suspensión
durante 20 segundos y se deja reposar durante 25 minutos, dejando
que las partículas se asienten en el fondo del tubo de manera que
no se adhieren al lateral del tubo cuando se centrifuga, seguido de
centrifugación en una microcentrífuga durante 6 minutos a 13.000
rpm. Se retira con cuidado el sobrenadante, se descarta y se añaden
500 \mul de H_{2}O destilada estéril al tubo que se agita con
vórtex durante 10 segundos y se deja en reposo durante 25 minutos
adicionales, seguido de centrifugación en una microcentrífuga
durante 6 minutos a 13.000 rpm. Se retira con cuidado el
sobrenadante, se descarta, se añaden 500 \mul de solución madre
de glicerol al 50% estéril y se agita con vórtex la mezcla hasta que
se resuspenden las partículas.
Se prepararon disoluciones de ADN que contenían
las construcciones de ácido nucleico recombinante de GUS añadiendo
50 \mul (1 \mug/\mul) de ADN a un tubo de microcentrífuga que
contenía el oro y agitando con vórtex con cuidado durante
2-3 segundos, seguido de añadir 500 \mul de
CaCl_{2} (2,5 M) frío y agitar con vórtex con cuidado durante
2-3 segundos, añadir 200 \mul de espermidina (0,1
M) fría y agitar con vórtex con cuidado a baja velocidad a 4ºC,
golpear el tubo un par de veces cada 5-10 minutos
para asegurarse de que las partículas permanecen suspendidas, con
un tiempo de agitación con vórtex total de aproximadamente 40
minutos. El tubo de centrífuga se pulsó hasta un máximo de 1.500
rpm en una microcentrífuga a 4ºC tres veces, se retiró el
sobrenadante y se descartó. Se añadió entonces 1 ml de 70% frío, se
mezcló la disolución y se repitió la etapa de centrifugación por
pulsos con el sobrenadante retirado y descartado. Esta etapa de
centrifugación por pulsos se repitió usando EtOH al 100% frío,
seguido de añadir 350 \mul de EtOH al 100% frío y resuspender las
partículas agitando con vórtex con cuidado durante 2
segundos.
segundos.
Se preparó fruta de plátano para el bombardeo de
partículas limpiando con una toalla empapada en alcohol etílico al
95%, separando por corte el tallo del pedículo y la punta de la
fruta, y colocando en un vaso de precipitados. Se añadió una
cantidad de una mezcla de agua/jabón (4 gotas de jabón
antimicrobiano/1000 ml de H_{2}O) suficiente para cubrir la fruta
y se agitó intermitentemente durante 15 minutos, entonces se enjuagó
con H_{2}O destilada, hasta que se eliminó el jabón. Se añadió
una cantidad de EtOH al 75% suficiente para cubrir la fruta y se
agitó con cuidado cada minuto durante 4 minutos, se extrajo el EtOH
y se añadió una cantidad de lejía al 10%/2 gotas de Tween 20/1000
ml suficiente para cubrir la fruta y se agitó intermitentemente
durante 10 minutos. Se extrajo la lejía y se enjuagó la fruta 3
veces con H_{2}O destilada estéril, seguido de enjuagar una vez
con 500 ml de H_{2}O destilada estéril/2 ml de mezcla PPM (mezcla
conservadora de plantas, Plant Cell Technology, Washington, DC), y
empapar en medios que consisten en ácido cítrico 200 mg/l y ácido
ascórbico 200 mg/l esterilizados por filtración, hasta que esté
lista para cortar. Antes del corte, la fruta se secó con papel
secante sobre un papel de filtro.
Se usaron generalmente fruta de plátano verde no
tratada con gas, fruta de plátano tratada con gas antes de la fase
de ablandamiento (no suficientemente amarillo) y fruta de plátano
tratado con gas 24 horas tras el tratamiento con gas en los ensayos
transitorios. Los tipos de tejido usado incluían trozos
longitudinales del exterior de la pulpa de la fruta sin piel (la
parte que toca la piel), segmentos del interior de la piel,
segmentos del exterior de la piel, trozos en sección transversal
incluyendo la piel y trozos longitudinales de la región de la
semilla (parte media de la
fruta).
fruta).
Tras el corte, la fruta se colocó en placas
sobre medio PAC1, que contiene: sales MS, vitamina B5, glicina 2
mg/l, sacarosa al 3%, hidrolizado de caseína 100 mg/l, BA 0,5 mg/l,
2,4-D 1,5 mg/l, PPM 5 ml/l, ácido ascórbico 100
mg/l, ácido cítrico 100 mg/l, cefotaxima 200 mg/l (aa) pH 5,8 y
Phytagel 0,25.
El ensayo transitorio se basa en el bombardeo de
partículas de secciones de tejido vegetal con una suspensión de ADN
y partículas de oro tal como se describió anteriormente. El tejido
de fruta se bombardeo usando construcciones indicadoras de GUS, una
distancia de vuelo de 6 cm y una PSI de 1.100. Se define distancia
de vuelo como la distancia entre el microportador recubierto de ADN
y el tamiz de detención para las células diana. PSI se refiere a la
presión de helio en el tubo de aceleración de gas usado para el
bombardeo de partículas. Tras bombardear el tejido de fruta, se
selló con parafilm y se dejó en la oscuridad a 24ºC durante 22
horas, entonces se transfirieron con cuidado explantes a placas
Petri estériles, limpias y se añadió disolución de
X-gluc para cubrir completamente la fruta. Se
guardaron las placas en una incubadora a 37ºC durante 18 horas,
entonces se extrajo la disolución de X-gluc y se
añadió EtOH al 95% para cubrir la fruta. Se realizaron observaciones
usando un microscopio y contando el número de focos de GUS en cada
trozo de fruta.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se realizó la presentación diferencial usando
ARN de plátano total de pulpa (PCI 4, madura amarilla), raíz, cormo
y hoja de plantas que se hacen crecer en invernadero, y plántulas
in vitro (raíz y brote), usando el kit RNAImage número 1 de
GenHunter, según el protocolo del proveedor. Kits RNAimage® [n.º de
catálogo: G501-G510], GenHunter Corporation, 624
Grassmere Park Drive, Suite 17/Nashville, TN 37211/EE.UU., Tel.:
615-833-0665/Fax:
615-832-9461, genhunt@telalink.net
http://www.nashville.net/\simgenhunt/kimage.html].
Se sintetizó ADNc de cadena primaria a partir de
50 \mug de ARN total tratado con ADNasa usando cebadores
oligo(dT) anclados a una única base que contienen un sitio de
restricción HindIII (H-T_{11}G, SEQ ID NO:15;
H-T_{11}A, SEQ ID NO:16; y
H-T_{11}C, SEQ ID NO: 17). Entonces se amplificó
el ADNc por duplicado en presencia de un nucleótido radiomarcado
(en este caso, \gamma-[33P] dATP) y se analizaron los productos
resultantes en un gel de poliacrilamida desnaturalizante. Se
identificaron productos específicos para un cierto tejido tras la
separación y autorradiografía. Tras identificar los productos de
amplificación deseados, se recuperaron directamente del gel de
acrilamida secado, se volvieron a amplificar con el conjunto de
cebadores original, entonces se caracterizaron adicionalmente.
Cuando se usó el cebador anclado a G
(H-T_{11}G, SEQ ID NO:15) para las
amplificaciones, junto con cebadores arbitrarios,
H-AP1 a H-AP8 (SEQ ID
NOs:7-14; GenHunter Corp., Nashville, TN), se
encontró que varios productos de presentación diferencial
amplificados eran únicos para la pulpa y no pudieron detectarse en
raíz, cormo, hoja o en tejido de plántula in vitro. Entre
estos se encontraba un producto de aproximadamente 400 pb usando el
cebador AP1 (G1A, SEQ ID NO:22, GenHunter Corp., Nashville, TN).
Se recuperaron productos de amplificación
asociados con la pulpa de plátano madura a partir de geles de
acrilamida, se volvieron a amplificar con el conjunto de cebadores
original, y se usaron los productos de presentación diferencial
como sondas en transferencias de tipo Northern para confirmar la
distribución tisular del transcrito asociado. Los resultados del
análisis de transferencia de tipo Northern usando G1A (TRX) como
sonda indican que el transcrito nativo es de aproximadamente 600
nucleótidos de longitud y está sumamente asociado a fruta.
Se aislaron en una serie de etapas secuencias en
el sentido de 5' asociadas con el producto de presentación
diferencial de plátano TRX. Se diseño el primer cebador
oligonucleotídico complementario al extremo 5' del fragmento de
presentación diferencial y se usó para pasear en el sentido de 5' en
una biblioteca genómica de plátano accesible para PCR (kit
Universal Genome Walker, n.º de catálogo K1807, Clontech
Laboratories, Inc., 1020 East Meadow Circle, Palo Alto, CA
94303-4230). Se construyeron bibliotecas genómicas
de plátano accesibles para PCR y se examinaron según el protocolo
del proveedor, usando las cinco endonucleasas de restricción
incluidas en el kit (EcoRV, Sca I, Dra I, Pvu II y Ssp I) y tres
cortadores de extremos romos adicionales que se usaron para digerir
ADN genómico antes del ligamiento del adaptador: HpaI, MscI y PshAI.
Tras dos ciclos de amplificación de las bibliotecas de plátano
usando cebadores thrdx 3'R (SEQ ID NO:18) y H-AP1
(SEQ ID NO:7, GenHunter Corp., Nashville, TN) en la reacción
primaria y cebadores thrdx3'R (SEQ ID NO:18) y H-AP2
(SEQ ID NO:8, GenHunter Corp., Nashville, TN) en la reacción
secundaria, se amplificaron un fragmento de 600 pb (n.º 13) y uno
de 620 pb (n.º14) a partir de la biblioteca DraI.
Los fragmentos consistían cada uno en un intrón
I parcial, seguido de un exón II e intrón II y un exón III parcial.
La secuencia de nucleótidos del exón II y el exón III parcial era
idéntica entre fragmentos n.º 13 y n.º 14. Sin embargo, las
diferencias de secuencia en los intrones eran evidentes. En el
fragmento n.º 13, el tamaño del intrón II pronosticado es de 90 pb,
mientras que el tamaño del intrón pronosticado en el fragmento n.º
14 es de 96 pb, debido a una inserción de 6 nucleótidos. Se
diseñaron dos cebadores oligonucleotídicos anidados complementarios
a la secuencia exacta del intrón I del fragmento n.º 14; trx
3'R-2 (SEQ ID NO: 19) y trx 3'R-3
(SEQ ID NO:20), que contiene un apareamiento erróneo de una única
base entre la secuencia del cebador y la secuencia del fragmento
n.º
13.
13.
Usando estos dos cebadores específicos de genes
para pasear en el sentido de 5' en las bibliotecas accesibles para
PCR, se amplificó un fragmento de 1,2 kb a partir de la biblioteca
PshAI. El fragmento contenía el resto del intrón I, el exón I
completo y la secuencia en el sentido de 5', incluyendo una supuesta
caja TATA. La secuencia de nucleótidos de este fragmento de 1,2 kb
era idéntica a la secuencia del intrón I del fragmento n.º 14
descrito anterior-
mente.
mente.
Se amplificó un producto de 5'RACE de una
biblioteca de ADNc accesible para PCR preparada a partir de ARN de
pulpa de plátano (PCI 4) (Kit de amplificación de ADNc Marathon,
Clontech) usando el cebador thrdx3'R (SEQ ID NO:18). El producto de
300 pb se apareó con la secuencia de los exones en el fragmento de
1,2 kb, que a su vez era contiguo al fragmento n.º 14.
Se diseñaron varios cebadores oligonucleotídicos
específicos de genes y se usaron en amplificaciones por PCR para
verificar que el fragmento de 1,2 kb y el fragmento n.º 14 eran
contiguos a los fragmentos genómicos que codifican para el
fragmento de 5'RACE y el producto G1A de presentación diferencial y
que el fragmento de ADN contiguo era único en el genoma de plátano
(es decir, que representa un único gen).
Se obtuvieron productos sencillos tras
RT-PCR y amplificación de ADN genómico con cebadores
específicos de genes, y se verificó adicionalmente la identidad de
los productos mediante digestiones de restricción.
Se realizó un paseo adicional en el sentido de
5', usando los cebadores TRX14A (SEQ ID NO: 23) y TRX14B (SEQ ID
NO: 24) diseñados a partir de la secuencia del fragmento de 1,2 kb
contiguo al fragmento n.º 14 original, y se obtuvo un fragmento de
800 pb.
Toda la secuencia de nucleótidos del gen TRX de
plátano se muestra en la figura 1 (SEQ ID NO:1), que representa la
secuencia de nucleótidos anotada completa, incluyendo la secuencia
codificante y el/los intrón/intrones. Los nucleótidos 13 a 990 de
SEQ ID NO:1 corresponden al promotor TRX asociado a fruta de plátano
de la invención, presentado en el presente documento como SEQ ID
NO:2.
Se diseñaron mediante ingeniería genética sitios
de restricción en los cebadores usados para amplificar el promotor
TRX directamente a partir del ADN genómico de plátano con el fin de
clonar la secuencia. Se diseñaron mediante ingeniería genética un
sitio BamHI y un sitio NcoI en los cebadores 5' y 3',
TRXP-F (SEQ ID NO:25) y TRXP-R (SEQ
ID NO:26), respectivamente, con el fin de incorporar sitios de
clonaje para su uso en la preparación de construcciones de ácido
nucleico recombinante, tal como se describe adicionalmente a
continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
Se diseñaron mediante ingeniería genética los
sitios de restricción en los cebadores usados para amplificar el
promotor TRX directamente a partir del ADN genómico de plátano, para
facilitar el clonaje. Se diseñaron mediante ingeniería genética un
sitio BamHI y un sitio NcoI en los cebadores 5' y 3',
TRXP-F (SEQ ID NO:25) y TRXP-R (SEQ
ID NO:26), respectivamente. Se amplificó el promotor TRX a partir de
ADN genómico de plátano, se digirió para producir los extremos
cohesivos apropiados y se clonó en sitios compatibles en una
construcción del gen indicador, compuesto por el promotor fusionado
de manera traduccional con GUS
(\beta-glucuronidasa) y que contiene el
terminador nos. La construcción resultante se denominó pAG159. La
secuencia de nucleótidos del promotor TRX, tal como existe en
pAG159, se presenta en SEQ ID NO:2 (figura 2). La secuencia del
promotor TRX en pAG 159 (figura 2) difiere de la secuencia de
nucleótidos ensamblada a partir de amplificaciones genómicas
(figura 1) porque se han diseñado mediante ingeniería genética un
sitio BamHI (GGATCC) y un sitio NcoI (CCATGG) en los extremos 3' y
5' de la secuencia, respectivamente. El codón de iniciación de la
traducción consiste en ATG contenido dentro del sitio NcoI en 3'.
Se ha demostrado que la secuencia de la figura 2 (SEQ ID NO:2)
codifica para un promotor
funcional.
funcional.
Se introdujeron individualmente las
construcciones de ácido nucleico recombinante
pAG159-TRX::GUS,
pAG142a-pel::GUS (2,0 kb), pAG142b-pel::GUS (1,4 kb), pAG142c-pel::GUS (0,9 kb), pAG153-CsVMV::GUS y pBI221-35S::GUS en el tejido de plátano mediante bombardeo de partículas.
pAG142a-pel::GUS (2,0 kb), pAG142b-pel::GUS (1,4 kb), pAG142c-pel::GUS (0,9 kb), pAG153-CsVMV::GUS y pBI221-35S::GUS en el tejido de plátano mediante bombardeo de partículas.
Las construcciones
pBI221-35S::GUS y pAG153-CsVMV:GUS
contienen los promotores de CaMV 35S y
CsVMV, respectivamente, que dirigen la expresión de GUS. Ambos son promotores constitutivos fuertes que sirven como controles positivos para la expresión.
CsVMV, respectivamente, que dirigen la expresión de GUS. Ambos son promotores constitutivos fuertes que sirven como controles positivos para la expresión.
Se determinó la actividad relativa de los
promotores asociados a fruta de plátano mediante un sistema de
ensayo transitorio usando el gen indicador GUS.
El ensayo transitorio se basa en el bombardeo de
partículas de secciones de tejido vegetal con una suspensión de ADN
y partículas de oro tal como se describió anteriormente.
Tras bombardear el tejido de fruta, se selló con
parafilm y se dejó en la oscuridad a 24ºC durante 22 horas,
entonces se transfirieron con cuidado explantes a placas Petri
estériles, limpias y se añadió disolución de X-gluc
para cubrir completamente la fruta. Se guardaron las placas en una
incubadora a 37ºC durante 18 horas, se extrajo la disolución de
X-gluc y se añadió EtOH al 95% para cubrir la fruta.
Se realizaron observaciones usando un microscopio y contando el
número de focos de GUS en cada trozo de fruta. La figura 7 ilustra
los resultados de ensayos de indicador de GUS, presentados como el
porcentaje de trozos de fruta de plátano con focos de GUS.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se generó una biblioteca de ADNc usando ARN
aislado de pulpa de plátano en maduración. Se extrajo el ARN de
plátano total del tejido de pulpa de plátano (PCI 4) usando el
protocolo en Clendennen y May, 1997, y se aisló ARN de
poli(A)+ a partir de 17 \mug de ARN total tratado con
ADNasa usando el kit de sistema de aislamiento de ARNm Straight A's
[Novagen, Inc., Madison, Wisconsin]. Se preparó la biblioteca usando
el kit de amplificación de ADNc Marathon de Clontech [Clontech
Laboratories, Inc.: kit de amplificación de ADNc Marathon, Palo
Alto, California 94303-4230], siguiendo el
protocolo del fabricante. En resumen, tras la síntesis de ADNc de
cadena primaria y secundaria, se ligaron adaptadores a los extremos
pulidos del ADNc bicatenario. Esta biblioteca de ADNc sirvió como
biblioteca accesible para PCR para la amplificación rápida de
extremos 5' ó 3' de ADNc.
Se realizó una reacción de amplificación rápida
de extremos 5' de ADNc (5'RACE) con cebadores oligonucleotídicos
específicos de adaptor y específicos del gen PEL1 (PEL
3'R-2, SEQ ID NO:27). Se amplificó el extremo 5' del
ADNc de PEL1 de plátano usando las condiciones sugeridas por el
fabricante para las amplificaciones RACE (Clontech). Se aisló un
producto de 5'RACE de aproximadamente 900 pb, se clonó y se
secuenció. Se identificó un supuesto sitio de iniciación de la
traducción y se diseñaron oligonucleótidos específicos de genes para
pasear en el sentido de 5' en una biblioteca genómica de
plátano.
Se asiló el promotor asociado a fruta de pectato
liasa (PEL) en una serie de etapas. Se preparó una biblioteca
genómica accesible para PCR a partir de ADN genómico de plátano
usando el kit Universal GenomeWalker de Clontech [Clontech
Laboratories, Inc, Palo Alto, California]. Siguiendo el protocolo
sugerido por el fabricante, se usaron cinco enzimas de restricción
cortadoras de extremo romos por separado para digerir el ADN
genómico de plátano: DraI, EcoRV, PvuII, ScaI y StuI. Una vez
purificados, se ligaron los fragmentos de ADN digeridos a los
extremos de adaptador suministrados en el kit. Esto sirvió como
biblioteca accesible para PCR para la amplificación de la secuencia
genómica en el sentido de 5' del codón de iniciación de PEL1.
Se usaron dos oligonucleótidos específicos de
genes (PFBAN3'R, SEQ ID NO:28 y PF Pec 3'R, SEQ ID NO:29) en
reacciones de cebadores anidados, y se amplificó un supuesto
fragmento de promotor de aproximadamente 2,5 kb a partir de la
biblioteca genómica de plátano digerida con ScaI. Se clonó el
fragmento y se secuenció comple-
tamente.
tamente.
Se subclonó el fragmento de promotor de 2,5 kb
de PEL1 como fusión traduccional con GUS en una construcción génica
indicadora. Se modificó mediante ingeniería genética con un sitio
PstI en el extremo 5' y un sitio SnaBI en el extremo 3'. Además de
someter a ensayo la función promotora del fragmento del promotor
PEL1 de 2,5 kb, se generó una serie de deleciones en 5' a partir de
la secuencia en el sentido de 5' de PEL1 de 2,5 kb. Se realizaron
deleciones de PEL1 mediante restricción del fragmento clonado con
enzimas de restricción Sph1 y Spel, dejando intacta una proyección
en 5' susceptible a la digestión enzimática mediante exonucleasa
III de E. coli [New England Biolabs, Beverly, MA]. Siguiendo
un protocolo publicado proporcionado en el kit de deleción
Exo-Size de New England BioLab, [New England
Biolabs, Beverly, MA], se detuvo la digestión a intervalos de 20
segundos eliminado 2 \mul de la mezcla de ADN/exonucleasa de E.
coli a 37ºC. Se transfirieron alícuotas a tubos que contenían
nucleasa Mung Bean [New England Biolabs, Beverly, MA] y se incubaron
a 37ºC durante 15 minutos. Se eliminó cualquier proyección residual
mediante digestión con nucleasa Mung Bean dejando los extremos
romos. Entonces se autoligó el fragmento truncado con ADN ligasa de
T4 para regenerar un plásmido circular. Se generaron mediante este
método fragmentos de promotor PEL1 truncados de 2,0, 1,4 y 0,9 kb en
una fusión traduccional con GUS. La secuencia de nucleótidos
completa del promotor PEL de 2,0 kb, tal como existe en la
construcción indicadora de GUS pAG142a, se muestra en las figuras 5A
y B. El extremo 5' de los truncamientos de 1,4 y 0,9 kb también se
indica en la figura. La secuencia de promotor PEL de 2,0 kb se
presenta en las figuras 3A y B y como SEQ ID NO:3. Los promotores
PEL de 1,4 kb y 0,9 kb corresponden a los nucleótidos 564 a 2010 y
1099 a 2010, respectivamente, de la secuencia de promotor PEL de 2,0
kb presentada como SEQ ID NO:3.
Se generó el fragmento de promotor PEL1 de 2,5
kb, descrito anteriormente, se truncó como fragmentos de promotor
PEL1 de 2,0, 1,4 y 0,9 kb, se digirió para producir los extremos
cohesivos apropiados y se clonó en sitios compatibles en una
construcción génica indicadora, compuesta por el promotor fusionado
de manera traduccional con GUS
(\beta-glucuronidasa) y que contiene el terminador
nos. Las construcciones resultantes que comprenden los fragmentos
del promotor PEL1 de 2,0, 1,4 y 0,9 kb de denominaron
pAG142a-pel::GUS (2,0 kb),
pAG142b-pel::GUS (1,4 kb) y
pAG142c-pel::GUS (0,9 kb), respectivamente. Los
fragmentos de PEL1 (2,0, 1,4 y 0,9 kb) corresponden a los
nucleótidos 1 a 2010, 564 a 2010 y 1099 a 2010, respectivamente, de
SEQ ID NO:3.
Se preparó fruta de plátano para el bombardeo de
partículas tal como se describió anteriormente. Se introdujeron
individualmente las construcciones de ácido nucleico recombinante
pAG142-pel::GUS (2,5 kb);
pAG142a-pel::GUS (2,0 kb),
pAG142b-pel::GUS (1,4 kb),
pAG142c-pel::GUS (0,9 kb),
pAG153-CsVMV::GUS, pAG159-TRX::GUS y
pBI221-35S::GUS en tejido de plátano mediante
bombardeo de partículas. Se determinó la actividad relativa del
promotor asociado a fruta de plátano en las diversas construcciones
mediante ensayo transitorio basado en la expresión del indicador de
GUS. La figura 7 ilustra los resultados de los ensayos de indicador
de GUS, presentados como el porcentaje de trozos de fruta de
plátano con focos de GUS.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Se seleccionaron varias secuencias de
nucleótidos de actina de plantas a partir de GenBank incluyendo las
encontradas con los números de registro de GenBank: D88414, algodón:
D78206, gloria de la mañana: AB002819, menta; X67666, guisante:
U60483, patata; U60496, soja: U60489, tabaco y U60478, tomate, se
alinearon usando el programa Clustal-W con
parámetros por defecto y se conservaron las regiones dentro de la
secuencia codificante identificada. Se sintetizaron cebadores
oligonucleotídicos complementarios a las regiones conservadas y se
usaron para amplificar fragmentos de actina a partir tanto de moldes
ADN genómico (genADN) como ADNc de plantas. Los cebadores, ACTIN
5'F (SEQ ID NO:30) y ACTIN 3'R (SEQ ID NO:31) abarcan el intrón 3,
que se produce en el extremo 5' del producto de PCR resultante, y
han amplificado de manera eficaz moldes de ADNgen y ADNc de muchas
monocotiledóneas y dicotiledóneas diferentes, incluyendo manzana,
plátano, cereza, uva, lechuga, maíz, melón, guisante, frambuesa,
tabaco y tomate.
En el melón, el fragmento de PCR genómico era
ligeramente más grande que el correspondiente producto de
RT-PCR, lo que concuerda con la presencia de un
intrón pequeño en el fragmento genómico. Se secuenciaron los
fragmentos de RT-PCR y genómicos de melón y se
determinó que las secuencias eran idénticas excepto por la presencia
de un único intrón, correspondiente a un intrón designado
anteriormente "intrón 3". En el melón, el intrón tiene 87 nt
de longitud y no se conserva entre el melón y otras especies
vegetales.
Usando tanto las secuencias codificantes como la
de intrón, se sintetizaron oligonucleótidos anidados complementarios
que amplifican un fragmento en el sentido de 5' de la secuencia que
codifica para actina de melón. Los cebadores amplificaron un
fragmento de 1,6 kb de la biblioteca detectora de promotor DraI de
melón. Se clonó y se secuenció el fragmento. El fragmento genómico
de actina de melón contiene aproximadamente 540 pb de la secuencia
flanqueante en 5' en el sentido de 5' del sitio de iniciación de la
traducción y 1 kb de la secuencia transcrita, que contiene los
exones 1, 2 y una pequeña parte de 3, y los intrones 1 y 2. Se
estimó el sitio de iniciación de la traducción amplificando y
secuenciando un fragmento de 5'RACE del transcrito de actina a
partir de ADNc de melón. También se han identificado elementos en
sentido 5' con homología con motivos funcionales caracterizados en
otros promotores de actina de plantas.
Los cebadores oligonucleotídicos usados para
amplificar un fragmento de gen de actina de melón que contiene
regiones reguladoras en el sentido de 5' incluían PF1 (SEQ ID
NO:32), PF2 (SEQ ID NO:33), Actin PFb (SEQ ID NO:34), Actin PFc
(SEQ ID NO:35) y MACTP int1 (SEQ ID NO:36).
La secuencia de nucleótidos completa del
promotor de actina de melón, hasta e incluyendo el sitio de
iniciación de la traducción, se presenta en la figura 4. El sitio
de iniciación de la transcripción, tal como se estimó mediante la
caracterización de productos de 5'RACE, se indica como + 1 en la
secuencia, colocando la supuesta caja TATA en -47. Las
características indicadas como subrayadas en la figura 4 incluyen la
supuesta caja TATA en -47, los nucleótidos -251 a -205 en el
promotor de actina de melón que es una región rica en A similar a
la región de poli(dA-dT) identificada entre
las posiciones de nt -190 y -140 en el promotor de actina de arroz.
Se mostró que poli(dA-dT) de actina de arroz
actuaba como una región reguladora positiva fuerte para la
expresión constitutiva (Wang et al., 1992). Los nucleótidos
-185 a -146 constituyen una región similar a la región entre -150 y
la caja TATA en las secuencias flanqueantes en 5' ACT2 y ACT8 de
Arabidopsis (An et al., 1996). Esta región está
sumamente conservada entre los dos miembros de la familia de genes
de actina de Arabidopsis y puede indicar la posición de
elementos funcionales. La región subrayada de nucleótidos -119 a
-96 indica una corta repetición directa [4X(GCATTT)], un
motivo de secuencia que está presente dentro de un ORF de
Sacchromyces cerevisiae y en regiones no codificantes de los
genomas de Drosophila melanogaster y Arabidopsis
thaliana. El motivo (-84 a -51) es una región que contiene una
repetición de dinucleótidos [18X(CT)], motivo que también
está presente en la región flanqueante en 5' del gen Ac7 de soja.
Las repeticiones (-119 a -96) y (-84 a -51) tienen una función
desconoci-
da.
da.
La secuencia de promotor de actina de melón
muestra similitudes con promotores de actina constitutivos fuertes
tanto de arroz (monocotiledónea modelo) como de Arabidopsis
(dicotiledónea modelo) y también con la secuencia flanqueante en 5'
del gen de actina Ac7 de soja. El promotor de actina de melón no
contiene el supuesto elemento de expresión asociado a la raíz
(repetición CCCAA) presente en el promotor de actina de arroz y
también contiene motivos de secuencia únicos. Las similitudes en el
nivel de la secuencia de nucleótidos se resumen en la tabla 2, que
presenta la distribución de motivos de secuencia en los promotores
de actina constitutivos de arroz (monocotiledónea),
Arabidopsis y soja (dicotiledónea) en comparación con el
promotor de actina de melón. La posición aproximada del motivo de
secuencia, si está presente, se indica con respecto al sitio de
iniciación de la transcrip-
ción.
ción.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se subclonó el fragmento de actina de melón
amplificado a partir de ADN genómico hasta el sitio de iniciación
de la traducción ("mACTIN") para someter a prueba su capacidad
para promover la expresión de genes heterólogos operativamente
unidos. La construcción pAG167 contiene el fragmento genómico en el
sentido de 5' de actina de melón de longitud completa (1,5 kb)
clonado como fusión traduccional con el gen indicador uidA
que codifica para GUS. La construcción del gen indicador de GUS
pAG167 está contenido en un vector pUC. La construcción pAG4015
contiene el promotor de actina de melón de longitud completa
operativamente unido (como fusión traduccional) con el gen
indicador que codifica para GUS, junto con un casete de selección
compuesto por el promotor de CsVMV que controla la expresión del
gen nptII y confiere resistencia a kanamicina. Esta construcción
está contenida dentro del vector binario pPZP2000.
Se sometió a prueba la actividad promotora de
mACTIN en células embrionarias de plátano en suspensión usando la
construcción designada "pAG 167" (mACTIN-GUS).
Se realizaron ensayos en el Boyce Thompson Institute for Plant
Research BTI (Ithaca, NY), en los que se usó pAG167 para bombardear
las células embrionarias de plátano en suspensión y se midió la
actividad de GUS relativa en extractos de proteína a partir de
tejido bombardeado tal como se describe a continuación. Los
resultados de estos ensayos indicaron que el nivel de GUS mediante
pAG167 era comparable al del control CaMV35S.
Nicole Higgs proporcionó dos células
embrionarias en suspensión GN de 7 días de edad (Musa
acuminata cv Grand Nain; ES23 y ES35). Se combinaron las
suspensiones celulares y se filtraron a través de un tamiz grueso y
se diluyeron hasta un volumen de células empaquetadas:volumen de
líquido de aproximadamente 1:6. Se dispersó un volumen de 400
\mul de células resuspendidas sobre discos de filtro Whatman en
medios sólidos y se almacenaron durante dos días en condiciones de
crecimiento convencionales (total: 66 placas). Los plásmidos de
prueba usados para el bombardeo incluían pAG167
(mACTIN-GUS) y los plásmidos control incluían
pCaMV35S-GUS y pmaizeUbi-GUS, que
contienen el gen uidA que codifica para GUS bajo el control
transcripcional del promotor 35S del virus del mosaico de la
coliflor y el promotor de ubiquitina de maíz, respectivamente. Para
los bombardeos, se recubrieron partículas de oro con 2 \mug de
ADN de plásmido puro de QIAGEN de cada construcción de prueba. Se
bombardearon seis placas de células GN (10 \mul de mezcla Au:ADN,
800 psi) por construcción. Se mantuvieron aparte seis placas de GN
como controles negativos no bombardeados. Dos días tras el
bombardeo, se sometió a ensayo de manera histoquímica una placa por
construcción para detectar la actividad GUS
(X-gluc). Tres días tras el bombardeo, se extrajo
la proteína total de las 5 placas restantes por construcción (total:
55 placas). Se estimó la concentración de proteínas para cada
extracto usando el ensayo Bradford y se usaron 50 \mug de
proteína total para ensayos fluorométricos de GUS
(4-MU) que permiten comparaciones cuantitativas
directas de la actividad promotora. Se midió la fluorescencia
usando un instrumento Fluorolite 1000 de Dynex Technologies (valor
de ref. 3: 1770, voltaje de la lámpara 6,9). Los resultados se
muestran en la tabla 3 como unidades de señal fluorescente promedio
y la desviación estándar. Los resultados de la tinción de GUS se
correlacionaban bien con los ensayos fluorométricos, es decir, sólo
pAG167 demostró expresión de GUS significativa en comparación con
los controles ubi y
CaMV35S.
CaMV35S.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Además, se sometió a ensayo el promotor mACTIN
para detectar la actividad promotora en Allium spp. (ajo,
Allium sativum y cebolla, Allium cepa). El bombardeo
de tejidos diana de cebolla y ajo con diversas construcciones
indicadoras se siguió mediante tinción histoquímica de GUS.
Se usaron variedades comerciales locales de ajo
y cebolla como tejidos diana para los estudios de expresión génica.
Con el fin de preparar tejidos para el bombardeo de partículas, se
eliminaron las pieles exteriores secas de los bulbos de cebolla y
los dientes de ajo. Se esterilizaron en la superficie mediante un
protocolo de esterilización modificado usando etanol y lejía, en el
que se pela el ajo o la cebolla, se limpia con una toalla empapada
en alcohol etílico al 95%, se coloca en un vaso de precipitados al
que se le añade una cantidad de mezcla de agua/jabón suficiente
para cubrir las muestras, se agita intermitentemente durante 10
minutos, entonces se enjuaga con H_{2}O destilada hasta que se
elimina el jabón. Entonces se añade EtOH al 75% para cubrir la
muestra de ajo o cebolla que se agita con cuidado cada minuto
durante 4 minutos, entonces se extrae el EtOH seguido de la adición
de suficiente lejía al 10%/2 gotas de Tween 20/1000 ml para cubrir
las muestras seguido de agitación intermitente durante 10 minutos.
Se extrajo entonces la lejía, se enjuagaron las muestras 3 veces
con H_{2}O destilada estéril y una vez con 500 ml de H_{2}O
destilada estéril/2 ml de mezcla PPM (mezcla conservadora de
plantas, Plant Cell Technology, Washington, DC). Se cortaron las
muestras y se bombardearon en el mismo día.
El procedimiento de esterilización específico
para hojas in vivo de cebolleta incluía las etapas de agitar
las hojas con cuidado en EtOH al 70% durante 30 segundos, extraer el
EtOH, agitar las hojas con cuidado en lejía al 10% con Tween20
durante 1 minuto, extraer la lejía, enjuagar 3 veces con agua
estéril y enjuagar 1 vez con 2 ml de PPM en 500 ml de agua estéril.
A esto le seguía cortar las hojas en segmentos y colocarlos en
placa con el lado abaxial hacia arriba (el lado exterior hacia
arriba) en medio PAC 1. Se cortaron las muestras y se bombardearon
en el mismo
día.
día.
Tras cortar, se colocaron en placa las muestras
de ajo o cebolla en medio PAC 1 que contiene: sales MS, vitaminas
B5, glicina 2 mg/l, sacarosa al 3%, hidrolizado de caseína 100 mg/l,
BA 0,5 mg/l, 2,4-D 1,5 mg/l, PPM 5 ml/l, ácido
ascórbico 100 mg/l, ácido cítrico 100 mg/l, cefotaxima 200 mg/l (aa)
pH 5,8 y Phytagel 0,25.
Los tipos de tejido de ajo sometidos a prueba
incluían: (1) el exterior de un diente de ajo, cortado por la mitad
de manera longitudinal; (2) una trozo en sección transversal del
diente; y (3) el interior de un diente de ajo, cortado por la mitad
de manera longitudinal. Se bombardearon 14-22 piezas
de ajo para cada construcción sometida a prueba excepto pAG167
(mACTIN) para el que sólo se bombardearon 6 piezas.
Los tipos de tejido de cebolla sometidos a
prueba incluían: (1) el exterior de los anillos del bulbo de una
cebolla blanca grande; (2) el interior de los anillos del bulbo de
una cebolla blanca grande; (3) un trozo en sección transversal del
bulbo de una cebolla blanca grande; (4) el exterior del bulbo de
cebolleta, cortado por la mitad de manera longitudinal; (5) el
interior del bulbo de cebolleta, cortado por la mitad de manera
longitudinal; (6) un trozo en sección transversal de un bulbo de
cebolleta; (7) segmentos de hojas adaxiales (interiores) de
cebolleta y (8) segmentos de hojas abaxiales (exteriores) de
cebolleta. Se bombardearon 14-20 piezas de cebolla
para todas las construcciones excepto pAG 167 (mACTIN) para el que
sólo se bombardearon 4 piezas.
Se llevó a cabo el bombardeo de partículas
usando una pistola de microproyectiles PDS 1000/He
(Bio-Rad) y partículas de oro, tal como se
describió anteriormente para el plátano. Se evaluaron cuatro
construcciones de plásmido diferentes que contenían el gen GUS bajo
el control transcripcional de diversos promotores incluyendo:
pAG138m-RE4::GUS, pAG147-GUS sin
promotor (que contiene el gen GUS sin elementos reguladores y sirve
como control negativo), pAG153-CsVMV::GUS (que
contiene el promotor de CsVMV y sirve como control positivo),
pAG167-mACTIN::GUS y
PBI221-35S::GUS (que contiene el promotor de CaMV y
sirve como control positivo). (Véase el ejemplo 3).
Tras el bombardeo y la incubación en la
oscuridad, se trataron las muestras con disolución de
X-gluc a 37ºC durante 18 horas. Se puntuaron los
focos de GUS azules usando un microscopio invertido. El resumen de
resultados del bombardeo de tejidos de ajo y cebolla se presenta en
las figuras 8A y B, respectivamente. Se observaron focos azules en
todos los tejidos tratados con X-gluc excepto en el
control negativo bombardeado con GUS sin promotor. Pudieron
puntuarse fácilmente los focos azules en el exterior del diente de
ajo y el bulbo de cebolla (anillos de cebolla). El problema del
azul intrínseco descrito anteriormente con respecto a la especie
Allium (Barandiaran et al., 1998) no planteó un
problema en la investigación. Sin embargo, los focos azules debidos
a la expresión de GUS eran claramente diferentes del tono azul
circundante, tal como puede observarse en las figuras
9A-D y las figuras 10A-D para
resultados de ensayos de GUS a modo de ejemplo con promotores
control en ajo y cebolla, respectiva-
mente.
mente.
En el ajo, el control negativo (GUS sin
promotor) no mostró ningún foco, mientras que todos los otros
promotores sometidos a prueba si lo hicieron (figura 8A). El tejido
bombardeado con una construcción que comprende GUS bajo el control
del promotor mACTIN mostró el porcentaje más alto de trozos con
focos de GUS (100%). El tejido bombardeado con una construcción que
comprende GUS bajo el control de los promotores de CsVMV, de CaMV35S
y de RE4 mostró el 86%, 68% y 31% de trozos con focos,
respectivamente.
En la cebolla, el control negativo (GUS sin
promotor) no mostró ningún foco en bulbos de cebolla u hojas de
cebolleta, mientras que todos los otros promotores sometidos a
prueba si lo hicieron (figura 8B). El tejido bombardeado con una
construcción que comprende GUS bajo el control del promotor mACTIN
mostró el porcentaje más alto de trozos con focos (100%), basándose
en el número de muestras sometidas a prueba. El promotor de CaMV35S
control positivo mostró el 90% de trozos con focos, seguido de CsVMV
con el 88% y RE4 con el 81% de trozos con
focos.
focos.
El bombardeo de segmentos de hojas de cebolleta
dio como resultado el 100% de segmentos con focos de GUS para los
promotores tanto mACTIN como CaMV35S, el 93% de segmentos con focos
de GUS para el promotor de CsVMV y el 31% de segmentos con focos de
GUS para el promotor de RE4 (figura 8B).
\newpage
En resumen, pAG153 (CsVMV) y pAG167 (mACTIN)
demostraron una expresión más fuerte de GUS que el promotor de CaMV
35S (pBI221) en dientes de ajo y bulbos de cebolla. En hojas de
cebolleta, la expresión de GUS bajo el control de pAG153 (CsVMV) y
pAG167 (mACTIN) era similar a la del promotor de CaMV 35S
(pBI221).
(pBI221).
\vskip1.000000\baselineskip
También se sometió a prueba el promotor mACTIN
para detectar la actividad en una dicotiledónea modelo
(Arabidopsis thaliana) tras la transformación con una
construcción de ácido nucleico que contiene el gen indicador que
codifica para GUS bajo el control del promotor mACTIN. La
construcción pAG4015 contiene dos casetes de expresión: adyacente
al límite izquierdo del ADN-T se encuentra el casete
de selección que contiene el gen nptII que confiere resistencia a
kanamicina bajo el control del promotor de CsVMV y el terminador G7;
y adyacente al límite derecho del ADN-T se
encuentra el gen indicador de GUS bajo el control del promotor
mACTIN y el terminador
nos.
nos.
Se hicieron crecer plantas de Arabidopsis
thaliana (ecotipo Col-0) en suelo en condiciones
de día largo (16 h de luz). Se recortaron las inflorescencias
primarias de las plantas para fomentar el crecimiento de
inflorescencia lateral, y se transformaron las plantas 6 días tras
el recorte. Se transformó la cepa GV3101 de Agrobacterium
que contenía el plásmido auxiliar pMP90RK con pAG4015 mediante
electroporación. Se transformaron las plantas siguiendo el método
de transformación in planta descrito por Clough y Bent, Plant
Journal 16:735-743, 1998. En resumen, se hizo
crecer el cultivo de Agrobacterium que contenía pAG4015 hasta
una DO_{600} de 1,5 a 2,5. Se recogieron las células mediante
centrifugación y se resuspendieron hasta una DO_{600} de
aproximadamente 0,80 en medios de inmersión que contenían sacarosa
al 5%, Silwet L-77 al 0,04%, MgCl 10 mM y
6-bencilaminopurina 44 nM. Se invirtieron las
plantas en la suspensión celular durante 15 minutos, entonces se
colocaron las plantas sobre sus lados bajo una campana durante
16-24 horas para mantener alta la humedad. Se
hicieron crecer las plantas durante 5 semanas hasta que las silicuas
fueron marrones y estaban secas. Se recogió la semilla T1 de las
plantas, se esterilizó en la superficie y se hizo germinar en placas
que contenían medio 1/2MS, agar al 0,7% y monosulfato de kanamicina
50 \mug/ml. Se identificaron plantas de semillero transformadas
como las resistentes al monosulfato de kanamicina. Se realizó la
tinción histoquímica para detectar la actividad de GUS en los
transformantes a diferentes fases de desarrollo. Se sometieron a
ensayo plantas de semillero tras la formación de las dos primeras
hojas verdaderas (10 días). También se tiñeron plantas tras la
formación de la roseta (6 a 8 hojas) y tras el florecimiento
(aproximadamente 4 semanas). Para la tinción, se colocaron plantas
en 1 ml de X-gluc (EDTA 10 mM, sal de disodio;
NaH_{2}PO_{4}\cdot3H_{2}O 100 mM;
K_{4}Fe(CN_{6})\cdot3H_{2}O 0,5 mM; Triton
X-100 al 0,1%; x-gluc al 0,05%; DMSO
al 1%) y se incubaron a 37ºC durante 18-24 horas.
Tras la incubación, se enjuagaron las plantas 3 veces con EtOH al
95% hasta que se aclaró la tinción residual y los pigmentos
vegetales, y entonces se fotografió el tejido
teñido.
teñido.
Los resultados de la tinción para detectar la
actividad del gen indicador de GUS en Arabidopsis
transformada de manera estable con la construcción pAG4015,
presentados en las figuras 11A-D indican que el
promotor mACTIN dirige la expresión del gen indicador fuerte en
plantas de semillero tal como se determina mediante tinción
histoquímica, con tinción de GUS especialmente evidente en raíces
(figura 11B). Tras la formación de la roseta, era evidente una
tinción azul más intensa en los cotiledones, las hojas verdaderas
tempranas y las raíces que en las hojas en desarrollo tardío
(figura 11C). En hojas maduras, el promotor mACTIN también es
activo, con tinción histoquímica fuerte en las hojas así como en
las flores (figura 11D).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Se construyeron dos formas modificadas del
promotor TRX específico de fruta de plátano (1) añadiendo un intrón
de monocotiledónea al extremo 3' del promotor TRX de plátano y (2)
fusionando el promotor TRX de plátano con el promotor de actina de
melón en la caja TATA.
\vskip1.000000\baselineskip
La primera modificación del promotor TRX
implicaba la adición de un fragmento de ADN que contenía el intrón
3 del gen O2 de maíz al sitio NcoI diseñado mediante ingeniería
genética en el extremo 3' del promotor TRX específico de fruta de
plátano. Se obtuvo la secuencia de nucleótidos completa del gen O2
de maíz a partir del número de registro de GenBank X15544, en la
que el intrón 3 está entre los nucleótidos 3020 a 3105. El intrón 3
de O2 de maíz es un intrón de monocotiledónea típico: es corto, sólo
83 nt; rico en A+U (60%); y contiene sitios de corte y empalme de
secuencia consenso apropiados. Se diseñaron oligonucleótidos para
amplificar el intrón 3 de O2 de maíz y entonces subclonarlo en el
sitio NcoI en el extremo 3' del promotor TRX. Los cebadores
oligonucleotídicos usados para amplificar el intrón de O2 de maíz se
enumeran a continuación. Se clonó el producto de amplificación que
contenía el intrón de O2 en un vector intermedio, se secuenció para
confirmar su identidad, entonces se subclonó en la orientación
correcta en el sitio NcoI diseñado mediante ingeniería genética en
el extremo 3' del promotor TRX. Tras la adición del intrón, existen
dos posibles codones de iniciación ATG asociados con cualquier gen
unido, uno en cada extremo del intrón. La construcción se diseñó de
manera que si el intrón de O2 añadido se somete a corte y empalme
de manera apropiada, el ATG en el sentido de 5' en el transcrito
resultante está en marco con el ATG en el sentido de 3'. En tales
casos, si la traducción se inicia a partir del ATG en el sentido de
5', la proteína de fusión resultante contendrá cuatro aminoácidos
adicionales (MEKA) en el extremo N-terminal. Si el
intrón no se somete a corte y empalme de manera apropiada, el ATG
en el sentido de 5' no estará en marco con el gen unido, pero la
traducción puede iniciarse todavía a partir del ATG en el sentido
de 3'. En este caso, la proteína resultante no contendrá ningún
aminoácido adicional. El promotor TRX modificado con el intrón de
O2 fusionado al gen indicador de GUS se designó pAG759. La
secuencia de nucleótidos completa del promotor de fusión
TRX-intrón de O2 aparece en las figuras
5A-B (SEQ ID
NO:5).
NO:5).
Los oligonucleótidos O2intF (SEQ ID NO:37) y
O2intR (SEQ ID NO:38) usados para amplificar el intrón 3 del gen O2
de maíz para el subclonaje en el sitio NcoI en el extremo 3' del
promotor TRX de plátano se presentan a continuación con el sitio
NcoI diseñado mediante ingeniería genética en la secuencia para el
subclonaje indicada como subrayada en la tabla 5.
En una modificación separada para el promotor
TRX específico de fruta, se fusionó el promotor TRX de plátano
promotor con el promotor de actina de melón en la caja TATA, dando
como resultado un promotor de fusión que tiene la secuencia
presentada como SEQ ID NO:6. Ambos promotores contenían una caja
TATA (TATAAA) de planta canónica, idéntica que se usó para realizar
una fusión perfecta entre los mismos en ese sitio. Se diseñaron
cebadores oligonucleotídicos quiméricos (mostrados a continuación)
que eran complementarios a ambas de las secuencias promotoras. Se
amplificó un fragmento que contenía el promotor TRX de plátano desde
el extremo 5' hasta la caja TATA a partir de pAG159 usando 1233
(SEQ ID NO:42) y (Act)TRX_R (SEQ ID NO:40). El producto era
de aproximadamente 0,8 kb. Se amplificó el fragmento de actina de
melón para su fusión con el fragmento de promotor Thi a partir de
pAG167 usando GUS5'R (SEQ ID NO:41) y (TRX)Act_F (SEQ ID
NO:39) y un ciclador térmico PE480: 25 ciclos (94ºC, 30 segundos;
60ºC, 30 segundos; 72ºC, 90 segundos), 1 ciclo (72ºC, 10 min.). El
fragmento de 1,2 kb del promotor de actina de melón contenía el
sitio de iniciación de la transcripción, el intrón de la región no
traducida en 5' y el sitio de iniciación de la traducción que se
había modificado mediante ingeniería genética para que contuviera
un sitio NcoI para facilitar el subclonaje de genes unidos. Los
fragmentos contenían una región solapante complementaria de 21
nucleótidos, incluyendo la caja TATA. Los dos fragmentos se
fusionaron combinándolos en una segunda reacción de amplificación y
usando los cebadores terminales (1233 y GUS5'R) para la
amplificación y un ciclador térmico PE480: 25 ciclos (94ºC, 30
segundos; 60ºC, 30 segundos; 72ºC, 150 segundos), 1 ciclo (72ºC
durante 10 min.). Se separaron los productos de reacción
resultantes en un gel de agarosa, y el fragmento del tamaño
pronosticado correcto se purificó en gel, se digirió con HinDIII y
NcoI, se ligó en un vector que contenía el gen indicador de GUS y se
le dio la designación pAG749.
Los cebadores oligonucleotídicos usados para
amplificar y ensamblar el promotor de fusión
TRX-actina de melón incluían (TRX)Act_F (SEQ
ID NO:39), (Act)TRX_R (SEQ ID NO:40), GUS5'R (SEQ ID NO:41) y
1233 (SEQ ID NO:42).
\vskip1.000000\baselineskip
Se clonaron los promotores TRX modificados en
construcciones de expresión (como fusión traduccional) con el gen
indicador que codifica para GUS, dando como resultado construcciones
designadas pAG749 (TRX-actina::GUS) y pAG759
(TRX-intrón::GUS). Se sometieron a prueba los
promotores TRX modificados para detectar la expresión de GUS en el
ensayo de expresión transitoria de trozos de fruta de plátano
descrito anteriormente.
Las muestras usadas fueron o bien fruta verde,
no tratada con etileno (verde), fruta verde pero en el plazo de 24
h de tratamiento con etileno (PCI 1), fruta amarilla con puntas
verdes (PCI 4) o bien hoja. La actividad relativa de los promotores
de fusión asociados a fruta TRX-intrón,
TRX-actina y el promotor viral de CsVMV en para
promover la expresión de GUS se expresa tanto como en porcentaje de
trozos fruta que muestran focos tras la tinción histoquímica
(figura 12A) como en número medio de focos por trozo de fruta
(figura 12B), en trozos de fruta de plátano. El promotor de CsVMV
constitutivo fuerte se usó como control positivo.
Según los resultados de expresión transitoria
para los promotores TRX modificados, las modificaciones
TRX-intrón y TRX-actina tienen
rendimiento mejorado con respecto al promotor TRX específico de
fruta de plátano.
En particular, el promotor de fusión
TRX-actina presenta actividad de expresión
transitoria aproximadamente igual al promotor de CsVMV constitutivo
fuerte, mientras que la fusión TRX-intrón es
ligeramente menos activa en promedio. Además, los promotores
TRX-intrón y TRX-actina tienen
actividad inferior en hojas de plátano, lo que indica que los
promotores han conservado la especificidad de tejido del promotor
TRX.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
<110> Agritope, Inc.
\vskip0.400000\baselineskip
<120> Promotores de plátano y melón para
la expresión de transgenes en plantas
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130> 4257-0019.41
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<140> Aún no asignado
\vskip0.400000\baselineskip
<141> Presentado con el mismo
documento
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<150> US 60/125.310
\vskip0.400000\baselineskip
<151> 19/03/1999
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<160> 42
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<170> FastSEQ para Windows versión 4.0
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 2453
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Plátano
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> misc_feature
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (1)...(2453)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> n = A,T,C o G
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\hskip0,8cm
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 979
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Promotor TRX
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
\hskip0,8cm
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 2010
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Promotor PEL1 de 2,0 kb
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
\hskip0,8cm
\hskip0,8cm
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 4
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 1541
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> promotor de actina de melón
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 4
\hskip0,8cm
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 5
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 1074
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> promotor
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
\hskip0,8cm
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 1925
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> promotor
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 6
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 7
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 13
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 7
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 8
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 13
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 8
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 9
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 13
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 9
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\vskip1.000000\baselineskip
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<212> ADN
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<223> cebador oligonucleotídico
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<210> 29
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<211> 28
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<212> ADN
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<211> 26
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<223> cebador oligonucleotídico
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\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<211> 22
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> cebador oligonucleotídico
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\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 33
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<211> 19
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<212> ADN
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<220>
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<223> cebador oligonucleotídico
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<400> 33
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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<210> 34
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 28
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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\hskip0,8cm
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<210> 35
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 27
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<223> cebador oligonucleotídico
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<400> 35
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 36
\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
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<223> cebador oligonucleotídico
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<400> 36
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 37
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 28
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 37
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 38
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 38
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 39
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 25
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
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<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 39
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 40
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 25
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
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<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
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\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 41
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
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<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\vskip1.000000\baselineskip
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<400> 41
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 42
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 24
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<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
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<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cebador oligonucleotídico
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 42
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,8cm
Claims (19)
1. Molécula de ácido nucleico que comprende una
secuencia seleccionada del grupo que consiste en:
- (a)
- la secuencia presentada como SEQ ID NO:4; y
- (b)
- secuencias que son al menos un 90% idénticas a la secuencia de SEQ ID NO:4 y que se caracterizan por la expresión constitutiva de un gen al que dichas secuencias están operativamente unidas.
2. Molécula de ácido nucleico según la
reivindicación 1, en la que la secuencia de (b) tiene actividad
promotora en plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas.
3. Promotor híbrido que comprende, en dirección
de 5' a 3': un primer segmento de nucleótidos que comprende una
secuencia seleccionada del grupo que consiste en:
- (a)
- la secuencia presentada como SEQ ID NO:2;
- (b)
- secuencias que son al menos un 90% idénticas a la secuencia de SEQ ID NO:2 y que se caracterizan por la expresión asociada a frutas, regulada por etileno de un gen al que dicha secuencia está operativamente unida; y
- (c)
- la secuencia promotora de un gen cuya secuencia es al menos un 70% idéntica a la secuencia de SEQ ID NO:1
hasta e incluyendo la caja TATA fusionada a un
segundo segmento de nucleótidos que comprende al menos una parte de
la molécula de ácido nucleico según la reivindicación 1 que está en
3' con respecto a la caja TATA.
4. Promotor híbrido según la reivindicación 3,
que comprende la secuencia de ácido nucleico presentada como SEQ ID
NO:6.
5. Vector de expresión de plantas que comprende
la molécula de ácido nucleico según la reivindicación 1 ó 2 o el
promotor híbrido según la reivindicación 3 ó 4.
6. Vector de expresión de plantas según la
reivindicación 5, en el que dicha molécula de ácido nucleico o dicho
promotor híbrido están operativamente unidos a un gen.
7. Vector de expresión de plantas según la
reivindicación 6, en el que el gen es heterólogo con respecto al
promotor.
8. Vector de expresión de plantas según la
reivindicación 6 ó 7, en el que el gen codifica para un marcador
seleccionable.
9. Vector de expresión de plantas según una
cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que dicho gen está
operativamente unido a secuencias control reconocidas por una célula
huésped transformada con el vector.
10. Célula vegetal que comprende el vector de
expresión de plantas según una cualquiera de las reivindicaciones 5
a 9.
11. Célula vegetal según la reivindicación 10,
que es dicotiledónea o monocotiledónea.
12. Método para producir una planta transgénica,
que comprende: introducir en una célula vegetal el vector de
expresión de plantas según una cualquiera de las reivindicaciones 5
a 9 y hacer crecer la célula vegetal transformada para producir una
planta transgénica.
13. Método de expresión transitoria para evaluar
la expresión de promotores en tejido vegetal, que comprende:
- (i)
- ensamblar una construcción de ácido nucleico que comprende la molécula de ácido nucleico según la reivindicación 1 ó 2 o el promotor híbrido según la reivindicación 3 ó 4 operativamente unidos a un gen;
- (ii)
- preparar tejido vegetal para la transformación;
- (iii)
- introducir la construcción de ácido nucleico en el tejido vegetal preparado;
- (iv)
- cultivar el tejido vegetal en condiciones eficaces y durante un tiempo suficiente para dar como resultado la expresión detectable del gen; y
- (v)
- detectar la expresión del gen.
14. Método según la reivindicación 13, en el que
dicha preparación significa esterilizar y cortar el tejido
vegetal.
15. Método según la reivindicación 13 ó 14, en
el que dicha introducción es mediante bombardeo de partículas de un
tejido vegetal con una suspensión de ADN y partículas de oro.
16. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 15, en el que dicho tejido vegetal es
dicotiledóneo o monocotiledóneo.
17. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 16, en el que dicho tejido vegetal se
selecciona del grupo que consiste en ajo, cebolla y trozos de
plátano.
18. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 17, en el que el gen codifica para un marcador
seleccionable.
19. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 18, en el que dicho gen es
\beta-glucuronidasa (GUS) y la detección es por
medios visuales.
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