ES2384777B1 - PLASTIDIAL TIORREDOXINS: OVEREXPRESSION AND BIOTECHNOLOGICAL APPLICATIONS. - Google Patents

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Abstract

Tiorredoxinas plastidiales: sobreexpresión y aplicaciones biotecnológicas. Se describe la secuencia genética de la tiorredoxina f (Trx) cloroplástica de la especie N. tabacum, su método de clonación, expresión en plastidios y aplicaciones. Se proporcionan además los vectores de coexpresión plastidial que contienen moléculas de ADN que codifican Trx f, los hospedadores que los incorporan, especialmente E. coli y, particularmente, plantas transgénicas obtenidas con tales vectores, así como su método de obtención y su aplicación en la sobreexpresión de Trx en forma soluble y activa en dichas plantas y en la producción incrementada de almidón y sacarosa.#Los citados vectores plastidiales se aplican además a la producción plastidial incrementada de proteínas heterólogas recombinantes, coexpresadas con las secuencias de Trx f, concretamente albúmina sérica (HSA) y cardiotrofina-1 (hCT1) humanas. Se describen también métodos de obtención de proteínas heterólogas coexpresadas con Trx f, biológicamente activas y en conformación nativa; así como la obtención de hCT1 recombinante en forma soluble y con bioactividad incrementada.Plastidial thioredoxins: overexpression and biotechnological applications. The genetic sequence of the chloroplastic f (Trx) thioredoxin of the N. tabacum species, its method of cloning, expression in plastids and applications is described. Plastidial coexpression vectors containing DNA molecules encoding Trx f are also provided, the hosts that incorporate them, especially E. coli and, particularly, transgenic plants obtained with such vectors, as well as their method of obtaining and their application in the overexpression of Trx in soluble and active form in said plants and in the increased production of starch and sucrose. # The aforementioned plastidial vectors are also applied to the increased plastidial production of recombinant heterologous proteins, coexpressed with the Trx f sequences, specifically serum albumin. (HSA) and human cardiotrophin-1 (hCT1). Methods of obtaining heterologous proteins coexpressed with Trx f, biologically active and in native conformation are also described; as well as obtaining recombinant hCT1 in soluble form and with increased bioactivity.

Description

Tiorredoxinas plastidiales: sobreexpresión y aplicaciones biotecnológicas. Plastidial thioredoxins: overexpression and biotechnological applications.

CAMPO DE LA INVENCIÓN FIELD OF THE INVENTION

La presente invención se refiere al campo de la Biotecnología, y específicamente a vectores plastidiales específicos que incorporan la secuencia genética de la tiorredoxina f (Trx) cloroplástica de la especie N. tabacum, su método de clonación, expresión en plastidios y aplicaciones. La invención proporciona además los hospedadores que incorporan dichos vectores y, particularmente, plantas transgénicas obtenidas con tales vectores, así como su método de obtención y su aplicación a la sobreexpresión de Trx f en forma soluble y activa en dichas plantas y a la producción incrementada de almidón y sacarosa. The present invention relates to the field of Biotechnology, and specifically to specific plastidial vectors that incorporate the chloroplastic thioredoxin f (Trx) gene sequence of the N. tabacum species, its method of cloning, expression in plastids and applications. The invention further provides the hosts that incorporate said vectors and, particularly, transgenic plants obtained with such vectors, as well as their method of obtaining and their application to the overexpression of Trx f in soluble and active form in said plants and to the increased production of starch. and sucrose.

La invención se aplica además a la producción plastidial incrementada de proteínas heterólogas recombinantes, coexpresadas con las secuencias de Trx, concretamente albúmina sérica (HSA) y cardiotrofina-1 (hCT1) humanas. Se describen también métodos de obtención de proteínas heterólogas coexpresadas con Trx, biológicamente activas y en conformación nativa; así como la obtención de proteínas recombinantes en forma soluble y con bioactividad incrementada. The invention further applies to the increased plastidial production of recombinant heterologous proteins, coexpressed with the Trx sequences, specifically human serum albumin (HSA) and human cardiotrophin-1 (hCT1). Methods of obtaining heterologous proteins coexpressed with Trx, biologically active and in native conformation are also described; as well as obtaining recombinant proteins in soluble form and with increased bioactivity.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

Las tiorredoxinas son pequeñas proteínas termoestables (12 kDa) presentes en todos los organismos que catalizan intercambios tiol-disulfuro y regulan el ambiente redox de la célula, controlando un amplio rango de procesos bioquímicos. Esta regulación depende, en la mayoría de los casos, de la capacidad de las tiorredoxinas de reducir puentes disulfuro de proteínas diana. En plantas, el sistema tiorredoxina es particularmente complejo, ya que existen múltiples isoformas y múltiples genes que codifican para cada tipo de tiorredoxina; siendo todos estos genes codificados nuclearmente, independientemente de su localización subcelular. Thioredoxins are small thermostable proteins (12 kDa) present in all organisms that catalyze thiol-disulfide exchanges and regulate the redox environment of the cell, controlling a wide range of biochemical processes. This regulation depends, in most cases, on the ability of thioredoxins to reduce disulfide bridges of target proteins. In plants, the thioredoxin system is particularly complex, since there are multiple isoforms and multiple genes that code for each type of thioredoxin; all these genes being nuclear encoded, regardless of their subcellular location.

La multiplicidad de isoformas de tiorredoxinas encontradas en cloroplastos de Arabidopsis thaliana, cuatro isoformas de tiorredoxina m, dos f, una x, y dos y hace que surjan dudas respecto a la especificidad y las funciones de las mismas. Las tiorredoxinas más estudiadas hasta la fecha han sido las tiorredoxinas m y f, por ser las únicas asociadas a la regulación dependiente de la luz del metabolismo del carbono, a través del ciclo de las pentosas fosfato y del ciclo C4. The multiplicity of thioredoxin isoforms found in chloroplasts of Arabidopsis thaliana, four isoforms of thioredoxin m, two f, one x, and two and raises doubts regarding their specificity and functions. The most studied thioredoxins to date have been the thioredoxins m and f, as they are the only ones associated with the light-dependent regulation of carbon metabolism, through the pentose phosphate cycle and the C4 cycle.

Las tiorredoxinas cloroplásticas se denominaron m y f en función de la enzima que son capaces de activar, la NADP-malato deshidrogenasa (NADP-MDH) y la fructosa-1,6-bis-fosfatasa (FBPasa) respectivamente. Estudios filogenéticos y comparaciones estructurales han demostrado que las tiorredoxinas m tienen un origen procariota, están codificadas nuclearmente y se encuentran asociadas débilmente a las membranas externas del tilacoide. Las tiorredoxinas f están también codificadas nuclearmente y tienen un origen eucariota. The chloroplast thioredoxins were called m and f depending on the enzyme they are capable of activating, NADP-malate dehydrogenase (NADP-MDH) and fructose-1,6-bis-phosphatase (FBPase) respectively. Phylogenetic studies and structural comparisons have shown that thioredoxins m have a prokaryotic origin, are nuclear encoded and are weakly associated with the external membranes of the thylakoid. The thioredoxins f are also nuclear encoded and have a eukaryotic origin.

Las tiorredoxinas cloroplásticas pueden regular procesos tan importantes como: el ciclo de Calvin; el ciclo C4; el metabolismo del nitrógeno y del azufre; la biosíntesis de ácidos grasos, isoprenoides, tetrapirroles y vitaminas; la traducción; el ciclo de las pentosas fosfato; el estrés oxidativo; el ensamblaje/plegado de proteínas y degradación de las mismas; la degradación del almidón; la glicólisis; la división plastidial y la replicación del DNA. Recientemente se ha descrito la existencia de un completo sistema ferredoxina/tiorredoxina también en amiloplastos, regulando la actividad de enzimas implicadas en procesos tales como el metabolismo del almidón; la biosíntesis de lípidos, aminoácidos y nucleótidos; el plegado de proteínas y otras reacciones varias. Chloroplastic thioredoxins can regulate such important processes as: the Calvin cycle; the C4 cycle; the metabolism of nitrogen and sulfur; the biosynthesis of fatty acids, isoprenoids, tetrapyrroles and vitamins; the translation; the pentose phosphate cycle; oxidative stress; protein assembly / folding and degradation thereof; starch degradation; glycolysis; Plastidial division and DNA replication. Recently the existence of a complete ferredoxin / thioredoxin system has also been described in amyloplasts, regulating the activity of enzymes involved in processes such as starch metabolism; the biosynthesis of lipids, amino acids and nucleotides; protein folding and other various reactions.

A pesar de la existencia de múltiples estudios sobre la estructura de las tiorredoxinas cloroplásticas, sus funciones y su regulación en la planta, es difícil conocer qué tiorredoxina actúa en cada proceso in vivo, debido a la pérdida de especificidad de las tiorredoxinas m y f mutadas usadas en proteómica y cromatografía de afinidad. Despite the existence of multiple studies on the structure of chloroplastic thioredoxins, their functions and their regulation in the plant, it is difficult to know which thioredoxin acts in each process in vivo, due to the loss of specificity of the mutated myf thioredoxins used in Proteomics and affinity chromatography.

Transformación plastidial Plastidial transformation

La información genética de las plantas se encuentra distribuida en tres compartimentos celulares: el núcleo, las mitocondrias y los plastidios. El genoma plastidial (plastoma) es circular de doble hélice, y en plantas superiores difiere en tamaño según la especie entre 120 y 160 kb. El número de copias del plastoma en el plastidio es variable, dependiendo del tipo de plastidio y del tipo de célula, pudiendo llegar a contener hasta 10.000 copias en una célula del mesófilo de la hoja. The genetic information of the plants is distributed in three cellular compartments: the nucleus, the mitochondria and the plastids. The plastidial genome (plastoma) is circular double helix, and in higher plants differs in size according to the species between 120 and 160 kb. The number of plastid copies in the plastid is variable, depending on the type of plastid and the type of cell, and may contain up to 10,000 copies in a leaf mesophyll cell.

En el proceso de transformación plastidial, la integración del ADN en el genoma plastidial se produce por recombinación homóloga. Se han probado hasta 14 lugares distintos de inserción en los que no ha habido efectos negativos, si bien los más utilizados han sido la región intergénica del trnI-trnA y la del rrn16/trnV-rps7/12. El método más utilizado para insertar los vectores en el ADN plastidial ha sido el bombardeo con helio a alta presión (método biolístico). Para detectar la regeneración de transformantes se suelen utilizar marcadores de selección. El más eficiente hasta el momento ha sido el gen aadA de bacterias, que codifica la enzima 3’-adenilil-transferasa, y es capaz de inactivar antibióticos tipo aminoglicósidos, como la espectinomicina y la estreptomicina. In the process of plastidial transformation, the integration of DNA into the plastidial genome is produced by homologous recombination. Up to 14 different insertion sites have been tested in which there have been no negative effects, although the most commonly used have been the intergenic region of trnI-trnA and that of rrn16 / trnV-rps7 / 12. The most commonly used method to insert vectors into plastidial DNA has been high pressure helium bombardment (biolistic method). Selection markers are often used to detect the regeneration of transformants. The most efficient so far has been the aadA gene of bacteria, which encodes the enzyme 3’-adenylyl transferase, and is capable of inactivating aminoglycoside-type antibiotics, such as spectinomycin and streptomycin.

ES 2 384 777 Al ES 2 384 777 Al

Para lograr grandes niveles de acumulación de proteína recombinante, los transgenes se expresan bajo promotores constitutivos fuertes que aseguran altos niveles de ARNm. También se suelen incluir regiones 5’UTR que promuevan una traducción activa y estabilicen los transgenes. La elección de estos elementos resulta crucial para determinar las cantidades finales de acumulación de proteína, pues el inicio de la traducción es el paso limitante. En cambio, la región 3’UTR es importante para estabilizar el ARNm y no parece influir en el nivel de expresión de los transgenes. To achieve high levels of recombinant protein accumulation, transgenes are expressed under strong constitutive promoters that ensure high levels of mRNA. Also usually include 5’UTR regions that promote active translation and stabilize transgenes. The choice of these elements is crucial to determine the final amounts of protein accumulation, since the beginning of the translation is the limiting step. In contrast, the 3’UTR region is important for stabilizing mRNA and does not appear to influence the level of transgene expression.

La transformación plastidial presenta una serie de ventajas, incluida la capacidad de obtener elevados niveles de expresión de la proteína recombinante, pudiendo llegar a alcanzar hasta el 46% de la proteína soluble total, debido probablemente al elevado número de copias del transgén en la célula. Otras ventajas destacables son: la ausencia de “efecto posición”, permitiendo una expresión uniforme y reproducible del gen; la baja probabilidad en el flujo de transgenes a otros cultivos o especies salvajes relacionadas, ya que en la mayoría de las especies cultivadas los plastomas son heredados por vía materna; y la capacidad de procesamiento policistrónico, que los capacita para procesar varios transgenes bajo el control de un único promotor. The plastidial transformation has a number of advantages, including the ability to obtain high levels of expression of the recombinant protein, and can reach up to 46% of the total soluble protein, probably due to the high number of copies of the transgene in the cell. Other notable advantages are: the absence of "position effect", allowing a uniform and reproducible expression of the gene; the low probability in the flow of transgenes to other crops or related wild species, since in the majority of the cultivated species the plastomas are inherited by maternal route; and the polycistronic processing capacity, which enables them to process several transgenes under the control of a single promoter.

Las aplicaciones biotecnológicas de la transformación plastidial son amplias (Bock et al, 2001, Trends Biotech. 22, 311-318; Maliga, 2004, Annu. Rev. Plant. Biol. 55, 289-313). Por una parte, han sido numerosos los estudios para dotar de ventajas agronómicas a los cultivos, como resistencia a insectos o a herbicidas y fitorremediación. También se ha publicado la expresión de moléculas de interés industrial como la xilanasa, trehalosa o el PHB. En una revisión (Heifetz, 2000, Biochim. 82, 655-666), se recogen además otros trabajos de expresión plastidial que ya han sido patentados (E5 celulasa, aprotinina bovina y tolerancia a herbicidas norflorazon y bromoxynil). La aplicación más extendida ha sido la producción de compuestos biofarmacéuticos en plastidios, probablemente porque las expectativas de mercado son altas y pueden esperarse grandes beneficios (Bock, 2007 Curr. Opin. Biotechnol. 18, 100-106; Daniell, 2006, Biotech. J. 1, 1071-1079). The biotechnological applications of plastidial transformation are wide (Bock et al, 2001, Trends Biotech. 22, 311-318; Maliga, 2004, Annu. Rev. Plant. Biol. 55, 289-313). On the one hand, there have been numerous studies to provide agronomic advantages to crops, such as resistance to insects or herbicides and phytoremediation. The expression of molecules of industrial interest such as xylanase, trehalose or PHB has also been published. In a review (Heifetz, 2000, Biochim. 82, 655-666), other plastidial expression works that have already been patented (E5 cellulase, bovine aprotinin and herbicide tolerance norflorazon and bromoxynil) are also collected. The most widespread application has been the production of biopharmaceutical compounds in plastids, probably because market expectations are high and great benefits can be expected (Bock, 2007 Curr. Opin. Biotechnol. 18, 100-106; Daniell, 2006, Biotech. J 1, 1071-1079).

Sobreexpresión de Trx recombinantes en plantas Overexpression of recombinant Trx in plants

Existen muy pocos trabajos en los que se han sobreexpresado tiorredoxinas en plantas. Cho et al (Cho et al, 1999, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 14641-14646) sobreexpresaron una tiorredoxina h de trigo en el endospermo de cebada transgénica, obteniendo un incremento de hasta 4 veces en la actividad de la ‘starchdebranching enzyme’, enzima que rompe de manera específica los enlaces alfa-1,6 en el almidón, en el endospermo de granos transgénicos germinados. También se ha visto que se aceleraba la emergencia de la radícula durante el proceso de germinación (Wong et al, 2002, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 16325-16330). Asimismo, se ha descrito que la sobreexpresión de tiorredoxina h en cereales (trigo y cebada) puede utilizarse para mejorar la calidad harino-panadera del trigo, aumentando la fuerza de la masa (Joudrier et al, 2005, Biotech. Adv. 23, 81-85) y para mitigar la respuesta alergénica a las proteínas del trigo (Buchanan et al, 1997, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 5372-5377) produciendo alimentos hipoalergénicos más digestivos (Joudrier et al, citado anteriormente). El documento WO 00/14239, se refiere a un fragmento de ADN que codifica la Trx h, así como a su uso para la producción de niveles alterados de la tiorredoxina en una célula hospedadora transformada. Todas estas publicaciones se refieren a la Trx h, citosólica, con distinta localización subcelular y propiedades bioquímicas que las Trx plastidiales, además, a diferencia de la invención, en ninguna de ellas se hace referencia a la expresión en cloroplastos, ni a Trx cloroplásticas. Hasta la fecha no se ha publicado la sobreexpresión de ninguna tiorredoxina cloroplástica en cloroplastos de plantas. There are very few works in which thioredoxins have been overexpressed in plants. Cho et al (Cho et al, 1999, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 14641-14646) overexpressed a wheat thioredoxin h in the endosperm of transgenic barley, obtaining an increase of up to 4 times in the activity of the 'starchdebranching enzyme', an enzyme that specifically breaks alpha-1,6 bonds in starch, in the endosperm of germinated transgenic grains. It has also been seen that the emergence of the radicle was accelerated during the germination process (Wong et al, 2002, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 16325-16330). Likewise, it has been described that overexpression of thioredoxin h in cereals (wheat and barley) can be used to improve the flour-bakery quality of wheat, increasing the strength of the dough (Joudrier et al, 2005, Biotech. Adv. 23, 81 -85) and to mitigate the allergenic response to wheat proteins (Buchanan et al, 1997, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 5372-5377) producing more digestive hypoallergenic foods (Joudrier et al, cited above). WO 00/14239, refers to a DNA fragment encoding Trx h, as well as its use for the production of altered levels of thioredoxin in a transformed host cell. All these publications refer to Trx h, cytosolic, with different subcellular localization and biochemical properties than plastidial Trx, in addition, unlike the invention, in none of them reference is made to expression in chloroplasts, nor to chloroplastic Trx. To date, overexpression of no chloroplast thioredoxin in plant chloroplasts has been published.

Relación entre Trx y producción de azúcares y almidón Relationship between Trx and sugar and starch production

El almidón constituye la forma principal de almacenamiento de carbohidratos en plantas. Se acumula en grandes cantidades en órganos tales como semillas (trigo, cebada, maíz, guisante, etc.) y tubérculos (patata y batata entre otros) y es un constituyente fundamental de la dieta del ser humano. Por otro lado, el almidón es utilizado frecuentemente en la industria papelera, cosmética, farmacéutica y alimentaria, y también se utiliza como componente fundamental para la fabricación de plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. El estudio de los procesos implicados en la síntesis de este polisacárido constituye un tema de vital importancia en diversos ámbitos de la producción industrial. Starch is the main form of carbohydrate storage in plants. It accumulates in large quantities in organs such as seeds (wheat, barley, corn, pea, etc.) and tubers (potato and sweet potato among others) and is a fundamental constituent of the human being's diet. On the other hand, starch is frequently used in the paper, cosmetic, pharmaceutical and food industry, and is also used as a fundamental component for the manufacture of biodegradable plastics and in the production of biofuels. The study of the processes involved in the synthesis of this polysaccharide is a topic of vital importance in various fields of industrial production.

El metabolismo del carbono empieza en los cloroplastos mediante la fijación de carbono inorgánico en el complejo proceso de la fotosíntesis. El CO2 atmosférico se incorpora al ciclo de Calvin y, posteriormente, es exportado al citosol en forma de triosa-fosfato para convertirse en sacarosa, que constituye en muchas plantas la forma principal de transporte de azúcar desde las hojas a otras partes de la misma. Carbon metabolism begins in chloroplasts by fixing inorganic carbon in the complex process of photosynthesis. Atmospheric CO2 is incorporated into the Calvin cycle and, subsequently, is exported to the cytosol in the form of a triosaphosphate to become sucrose, which in many plants constitutes the main form of transport of sugar from the leaves to other parts of it.

Las tiorredoxinas plastidiales, activadas por la luz, desempeñan un papel importante en el metabolismo de los carbohidratos. Concretamente, las tiorredoxinas f desempeñan un papel fundamental en la activación específica de muchos de los enzimas implicados en el ciclo de Calvin, por lo que se considera que ejercen algún control en la asimilación fotosintética del carbono. Se ha demostrado una activación específica para fructosa 1,6-bifosfatasa (FBPasa), Rubisco-activasa, fosforibuloquinasa (PRK), gliceraldehido-3-fosfato-deshidrogenasa (GAPDH) y sedoheptulosa 1,7-bifosfatasa (SBPasa). Las tiorredoxinas m parecen mostrar más específicidad en la activación de la glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa (G6PDH), involucrada en el catabolismo de azúcares a través del ciclo de las pentosas fosfato en el estroma, y de la NADP-malato-deshidrogenasa (NADP-MDH), enzima clave en la Plastidial thioredoxins, activated by light, play an important role in carbohydrate metabolism. Specifically, thioredoxins f play a fundamental role in the specific activation of many of the enzymes involved in the Calvin cycle, so they are considered to exert some control in the photosynthetic assimilation of carbon. Specific activation for fructose 1,6-bisphosphatase (FBPase), Rubisco-activase, phosphoribulokinase (PRK), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) and sedoheptulose 1,7-bisphosphatase (SBPase) has been demonstrated. Thioredoxins m seem to show more specificity in the activation of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), involved in the catabolism of sugars through the pentose phosphate cycle in the stroma, and NADP-malate dehydrogenase ( NADP-MDH), key enzyme in the

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asimilación de carbono en las plantas C4 y que participa en la exportación al citosol de poder reductor en las plantas C3. La evidencia de la que se dispone actualmente apunta a un papel estimulador de la biosíntesis de carbohidratos por parte de la Trx f y de una inhibición de vías catabólicas por la Trx m. carbon assimilation in C4 plants and participating in the export to the cytosol of reducing power in C3 plants. The evidence currently available points to a stimulating role of carbohydrate biosynthesis by Trx f and an inhibition of catabolic pathways by Trx m.

Recientemente, gracias a la revolución de la genómica y la proteómica, se han identificado otras enzimas implicadas en el metabolismo de carbohidratos que son reguladas por tiorredoxinas, como la ADP-glucosapirofosforilasa (AGPasa), que cataliza el primer paso en la biosíntesis del almidón, y la beta amilasa (TR-BAMY) (Buchanan et al, 2002) (Lemaire et al, 2007). Así mismo, las tiorredoxinas plastidiales están relacionadas con otros procesos metabólicos, regulando enzimas como la CF1 ATP sintasa, la acetil-CoA-carboxilasa, que encabeza la síntesis do novo de ácidos grasos, y la 3-desoxi-arabino-heptulosonato-7-fosfato-sintasa (DAHP sintasa), primera enzima de la vía del ácido shikímico (Lemaire et al, 2007). Recently, thanks to the genomics and proteomics revolution, other enzymes involved in carbohydrate metabolism that are regulated by thioredoxins have been identified, such as ADP-glucosopyrophosphorylase (AGPase), which catalyzes the first step in starch biosynthesis, and beta amylase (TR-BAMY) (Buchanan et al, 2002) (Lemaire et al, 2007). Likewise, plastidial thioredoxins are related to other metabolic processes, regulating enzymes such as CF1 ATP synthase, acetyl-CoA-carboxylase, which leads the de novo synthesis of fatty acids, and 3-deoxy-arabino-heptulosonate-7- phosphate synthase (DAHP synthase), the first enzyme in the shikimic acid pathway (Lemaire et al, 2007).

Son muchos los trabajos en los que se han sobreexpresado en plantas enzimas relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos. Gran parte de las patentes y publicaciones científicas relacionadas con la obtención de plantas productoras de almidón giran en torno a la utilización de la AGPasa (Stark et al, 1992, Science 258, 287-292; Slattery et al, 2000, Trends Plant Sci. 5, 291-298). Sin embargo, también se ha conseguido aumentar los niveles de almidón mediante la producción de plantas transgénicas que sobreexpresan sacarosasintasa (SS) (Baroja-Fernández et al, 2004, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 13080-13085). La sobreexpresión de una FBPasa/SBPasa de cianobacterias en cloroplastos de tabaco mediante transformación nuclear mejoró la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas transgénicas (Miyagawa et al, 2001). Sin embargo, cuando esta misma proteína se ha expresado desde el genoma del cloroplasto, a pesar de presentar unos niveles mayores de expresión, no se han observado cambios importantes en fotosíntesis, crecimiento y niveles de azúcares respecto a los obtenidos mediante transformación nuclear (Yabuta et al, 2008). There are many jobs in which enzymes related to carbohydrate metabolism have been overexpressed in plants. Much of the patents and scientific publications related to obtaining starch producing plants revolve around the use of AGPase (Stark et al, 1992, Science 258, 287-292; Slattery et al, 2000, Trends Plant Sci. 5, 291-298). However, it has also been possible to increase starch levels by producing transgenic plants that overexpress sucroseintase (SS) (Baroja-Fernández et al, 2004, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 13080-13085). Overexpression of a FBPase / SBPase of cyanobacteria in tobacco chloroplasts by nuclear transformation improved photosynthesis and growth of transgenic plants (Miyagawa et al, 2001). However, when this same protein has been expressed from the chloroplast genome, despite presenting higher levels of expression, no significant changes in photosynthesis, growth and sugar levels have been observed with respect to those obtained by nuclear transformation (Yabuta et al, 2008).

WO 200036126, WO 200198509 y US 7009087 describen plantas transgénicas que incorporan en su genoma nuclear Trx h y/o Trx-reductasas, produciendo un incremento en la extractabilidad del almidón de sus semillas, debido a la alteración de la interacción fisicoquímica entre proteínas y almidón dentro de los gránulos de almidón. Sin embargo, este efecto se limita a la facilidad de extracción y no a la producción de almidón propiamente dicha. WO 200036126, WO 200198509 and US 7009087 describe transgenic plants that incorporate in their nuclear genome Trx hy / or Trx-reductases, producing an increase in the extractability of starch from their seeds, due to the alteration of the physicochemical interaction between proteins and starch within of the starch granules. However, this effect is limited to the ease of extraction and not to the production of starch itself.

A diferencia del estado de la técnica, en la invención se demuestra la producción muy incrementada de azúcares y almidón en plantas transgénicas que incorporan Trx f respecto a las correspondientes plantas silvestres, cultivadas en idénticas condiciones. Unlike the state of the art, the invention shows the very increased production of sugars and starch in transgenic plants that incorporate Trx f with respect to the corresponding wild plants, grown under identical conditions.

Producción de proteínas recombinantes en plantas Production of recombinant proteins in plants

Las proteínas recombinantes son un componente de gran importancia en investigación, medicina e industria, siendo necesarias para múltiples aplicaciones, incluyendo las terapéuticas, vacunas, anticuerpos monoclonales, hormonas, proteínas de la sangre, agentes de diagnóstico o enzimas, lo que representa una gran demanda para la producción de proteínas recombinantes a escala industrial. Recombinant proteins are a component of great importance in research, medicine and industry, being necessary for multiple applications, including therapeutics, vaccines, monoclonal antibodies, hormones, blood proteins, diagnostic agents or enzymes, which represents a great demand for the production of recombinant proteins on an industrial scale.

La producción comercial de proteínas heterólogas ha tenido lugar tradicionalmente en fermentadores microbianos Commercial production of heterologous proteins has traditionally taken place in microbial fermenters

(E. coli y levaduras principalmente) y en cultivos de células de mamífero. A continuación se detallan los documentos más próximos a la invención: (E. coli and yeasts mainly) and in mammalian cell cultures. The documents closest to the invention are detailed below:

EP-1609867 describe una construcción y un vector para expresión en E. coli y un método para incrementar la producción de polipéptidos recombinantes con elevado rendimiento en el cual una primera secuencia de ácido nucleico codifica una tiorredoxina y una segunda secuencia de ácido nucleico codifica otra proteína tal como hemoglobina o un enzima. Se clona en una célula huésped para obtener el producto de interés evitando el estrés oxidativo que se produce como consecuencia de la sobreexpresión (resumen). La expresión de ambos genes está controlada por promotores iguales o diferentes, constitutivos o inducibles y pueden introducirse secuencias activadoras en los extremos 5’ de los promotores (párrafos (0044) a (0047)). Los genes se expresan como proteína de fusión formada por tiorredoxina y otro polipéptido (párrafo (0062)) que se pueden purificar por cromatografía o cualquier otro método estándar (párrafo (0056)). También está descrito que los genes se pueden coexpresar independientemente (párrafo (0052)), siendo las proteínas obtenidas más solubles que cuando no se expresan conjuntamente con TRX (ya sea en fusión o en coexpresión). Sin embargo, la técnica no se realiza en plástidos vegetales sino en E.coli. EP-1609867 describes a construct and a vector for expression in E. coli and a method for increasing the production of high performance recombinant polypeptides in which a first nucleic acid sequence encodes a thioredoxin and a second nucleic acid sequence encodes another protein. such as hemoglobin or an enzyme. It is cloned into a host cell to obtain the product of interest avoiding oxidative stress that occurs as a result of overexpression (summary). The expression of both genes is controlled by the same or different, constitutive or inducible promoters and activating sequences can be introduced at the 5 'ends of the promoters (paragraphs (0044) to (0047)). The genes are expressed as a fusion protein formed by thioredoxin and another polypeptide (paragraph (0062)) that can be purified by chromatography or any other standard method (paragraph (0056)). It is also described that genes can be co-expressed independently (paragraph (0052)), the proteins obtained being more soluble than when they are not expressed together with TRX (either in fusion or in coexpression). However, the technique is not performed on plant plastids but in E.coli.

Parecida es la enseñanza de la solicitud US 2002/0146793, en la que se sugiere la expresión conjunta de una proteína capaz de catalizar la formación de enlaces disulfuro y una proteína heteróloga, siendo el hospedador preferido las levaduras. WO 92/13955, por su parte, se refiere específicamente a una proteína de fusión obtenida a partir de una proteína similar a una Trx y la parte codificante de una proteína heteróloga. El hospedador es, de nuevo, una bacteria. Similar is the teaching of application US 2002/0146793, which suggests the joint expression of a protein capable of catalyzing the formation of disulfide bonds and a heterologous protein, with yeast being the preferred host. WO 92/13955, meanwhile, specifically refers to a fusion protein obtained from a Trx-like protein and the coding part of a heterologous protein. The host is, again, a bacterium.

EP0768382: se refiere a 2 vectores que cotransforman E.coli. Uno de ellos lleva una construcción para la expresión de TRX y el otro para expresar una proteína de interés. EP0768382: refers to 2 vectors that transform E.coli. One of them carries a construct for TRX expression and the other to express a protein of interest.

ES 2 384 777 Al ES 2 384 777 Al

WO9213955: se refiere a la expresión en E. coli de proteínas de fusión que contienen TRX y una proteína de interés en forma estable y soluble. Estas proteínas deben posteriormente ser separadas y plegadas correctamente. WO9213955: refers to the expression in E. coli of fusion proteins containing TRX and a protein of interest in a stable and soluble form. These proteins must subsequently be separated and folded correctly.

WO9741207: detalla un método para expresar una proteína heteróloga soluble en una bacteria transformada con un vector que contiene un gen que codifica la proteína heteróloga y un gen que codifica una TRX, expresándose ambos separadamente. WO9741207: details a method to express a soluble heterologous protein in a bacterium transformed with a vector containing a gene that encodes the heterologous protein and a gene that encodes a TRX, both of which are expressed separately.

US7655436: describe la coexpresión de TRX en E. coli con otras proteínas heterólogas en forma de proteínas de fusión. Se obtienen en forma soluble y activa. Menciona el problema de la acumulación en cuerpos de inclusión, pero simplemente con la construcción de fusión soluciona el problema (ver col. 2 ln 7). (La construcción de fusión en plastidios vegetales, descrita en la presente solicitud, no evita la acumulación de la proteína de interés en cuerpos de inclusión). US7655436: describes the coexpression of TRX in E. coli with other heterologous proteins in the form of fusion proteins. They are obtained in soluble and active form. He mentions the problem of accumulation in inclusion bodies, but simply with the fusion construction solves the problem (see col. 2 ln 7). (The fusion construction in plant plastids, described in the present application, does not prevent the accumulation of the protein of interest in inclusion bodies).

WO9837208 (EP1007698 y ES2286844): se refiere a la expresión de proteínas heterólogas en un organismo huésped que se transforma con un vector que lleva una construcción con un gen que codifica una TRX y una construcción que lleva el gen de la proteína heteróloga. Refiere el problema de la acumulación en cuerpos de inclusión. El organismo transformado es una levadura. WO9837208 (EP1007698 and ES2286844): refers to the expression of heterologous proteins in a host organism that is transformed with a vector that carries a construct with a gene that encodes a TRX and a construct that carries the heterologous protein gene. It refers to the problem of accumulation in inclusion bodies. The transformed organism is a yeast.

Estos sistemas de producción en microorganismos presentan ciertas desventajas en cuanto a coste, producción a escala y seguridad biológica, lo que ha llevado a estudiar otras alternativas. La producción de proteínas recombinantes en plantas ha aparecido como una de las plataformas más prometedoras, ya que permite reducir costes a la vez que eliminar riesgos de contaminación con endotoxinas o patógenos humanos. Además, la producción de proteínas recombinantes en plantas permite obtener vacunas orales que pueden ser administradas en crudo después de un dosificado previo. La producción de proteínas terapéuticas en plantas comenzó hace más de una década, y las especies más utilizadas han sido tabaco, maíz, patata, alfalfa, arroz y soja. These production systems in microorganisms have certain disadvantages in terms of cost, production at scale and biological safety, which has led to the study of other alternatives. The production of recombinant proteins in plants has appeared as one of the most promising platforms, since it allows reducing costs while eliminating risks of contamination with human endotoxins or pathogens. In addition, the production of recombinant proteins in plants allows to obtain oral vaccines that can be administered in crude after a previous dosing. The production of therapeutic proteins in plants began more than a decade ago, and the most used species have been tobacco, corn, potatoes, alfalfa, rice and soybeans.

Hasta la fecha, la mayoría de las proteínas recombinantes de interés biofarmacéutico han sido producidas por transformación nuclear. Aunque esta técnica es bien conocida en muchas especies, tiene algunas desventajas, como la producción en gran escala a corto plazo, los bajos niveles de expresión (normalmente menos del 1% de la proteína soluble total), los problemas derivados de las modificaciones post-traduccionales, el silenciamiento o los efectos de posición (Bogorad, 2000, Trends Biotech. 18, 257-263). Actualmente, el punto más débil de la producción de proteínas recombinantes en plantas es la falta de información en lo referente a los procesos que engloban la estabilidad, extracción, purificación y rendimiento final de la misma, cuestiones de gran importancia para la viabilidad industrial (Fischer et al, 2004, Curr. Op. Plant Biol. 7, 152-158; Menkhaus, 2004, Biotech. Prog. 20, 1001-1014). To date, most of the recombinant proteins of biopharmaceutical interest have been produced by nuclear transformation. Although this technique is well known in many species, it has some disadvantages, such as short-term large-scale production, low levels of expression (usually less than 1% of the total soluble protein), problems arising from post-modification. translational, silencing or position effects (Bogorad, 2000, Trends Biotech. 18, 257-263). Currently, the weakest point in the production of recombinant proteins in plants is the lack of information regarding the processes that include stability, extraction, purification and final performance of the same, issues of great importance for industrial viability (Fischer et al, 2004, Curr. Op. Plant Biol. 7, 152-158; Menkhaus, 2004, Biotech. Prog. 20, 1001-1014).

Una variante es la transformación plastidial, con la que ya se ha conseguido expresar varias proteínas de interés biofarmacéutico con niveles muy altos de acumulación. A variant is the plastidial transformation, with which it has already been possible to express several proteins of biopharmaceutical interest with very high levels of accumulation.

Se ha descrito la expresión de péptidos eucariotas en plastidios vegetales (WO 00/03012) y, en particular, de albúmina sérica (HSA) y cardiotrofina-1 (hCT1) humanas (US 2006/0253935, US 2006/0117412, US 2006/0253935; Fernández San-Millán et al, 2003, Plant Biotech. J. 1, 71-79; Farran et al, 2008, Plant Biotech. J. 6(5): 516-27). WO0357834 (EP1456390): sobre producción de vacunas recombinantes en cloroplastos. No lleva TRX. The expression of eukaryotic peptides in plant plastids (WO 00/03012) and, in particular, human serum albumin (HSA) and human cardiotrophin-1 (hCT1) (US 2006/0253935, US 2006/0117412, US 2006 / 0253935; Fernández San-Millán et al, 2003, Plant Biotech. J. 1, 71-79; Farran et al, 2008, Plant Biotech. J. 6 (5): 516-27). WO0357834 (EP1456390): on the production of recombinant vaccines in chloroplasts. It does not carry TRX.

WO2007053183: se refiere a un sistema para la expresión multigénica en cloroplastos de tabaco. Se analizan diversas líneas de cloroplastos transgénicos con construcciones multigénicas que contienen las siguientes características: el gen aadA que confiere resistencia a la espectinomicina aguas abajo del promotor del gen del RNA 16S constitutivo del cloroplasto (Prr). Los genes heterólogos de interés se disponen aguas abajo del gen aadA y están flanqueados por la región psbA responsable de la estabilidad en el cloroplasto. En algunos casos el gen heterólogo contiene el promotor psbA y su secuencia reguladora 5’UTR. Las construcciones multigénicas se integran mediante recombinación homóloga en la región trn del cromosoma plastidial (zona en la que se han integrado con éxito más de 30 genes) (Daniell et al. 2004 a,b). No expresa TRX. WO2007053183: refers to a system for multigenic expression in tobacco chloroplasts. Various lines of transgenic chloroplasts with multigenic constructs that contain the following characteristics are analyzed: the aadA gene that confers spectinomycin resistance downstream of the promoter of the 16S RNA gene constituting chloroplast (Prr). The heterologous genes of interest are arranged downstream of the aadA gene and are flanked by the psbA region responsible for chloroplast stability. In some cases the heterologous gene contains the psbA promoter and its 5’UTR regulatory sequence. Multigenic constructs are integrated by homologous recombination in the trn region of the plastidial chromosome (area in which more than 30 genes have been successfully integrated) (Daniell et al. 2004 a, b). Does not express TRX.

WO0250289: describe un procedimiento para coexpresar en plastidios vegetales una tiorredoxina conjuntamente con un segundo polipéptido (pág.14, líneas 11-15). El sistema de expresión, que consiste en una construcción que incluye el promotor psbA y una secuencia 5’UTR, se inserta en un plásmido a través de zonas de recombinación homóloga y se expresa en una célula vegetal o en una planta transformada (ver pág. 56, líneas 20 en adelante y pág. 57, párrafo 1). Como activador de la transcripción, utiliza la secuencia de la región G10L de bacteriófago T7 (pág. 58, líneas 1-10). Los péptidos de fusión obtenidos se separan por ruptura enzimática de una secuencia de unión (página 8, párrafo 1). WO0250289: describes a procedure for coexpressing a thioredoxin in vegetable plastids together with a second polypeptide (p. 14, lines 11-15). The expression system, which consists of a construct that includes the psbA promoter and a 5'UTR sequence, is inserted into a plasmid through homologous recombination zones and expressed in a plant cell or a transformed plant (see p. 56, lines 20 onwards and page 57, paragraph 1). As a transcription activator, it uses the sequence of the G10L region of bacteriophage T7 (p. 58, lines 1-10). The fusion peptides obtained are separated by enzymatic breakdown of a binding sequence (page 8, paragraph 1).

Sin embargo, hasta la fecha no se ha estudiado la expresión en cloroplastos de proteínas heterólogas con Trx plastidiales. En la presente invención se han coexpresado en plastidios proteínas heterólogas Trx m cloroplástica de la invención, observándose diversos efectos totalmente inesperados, como los elevados niveles de expresión de la proteína heteróloga fusionada con la Trx, muy superiores incluso a los obtenidos en cloroplastos aisladamente, en ausencia de dicha Trx. However, to date the expression in chloroplasts of heterologous proteins with Plastidial Trx has not been studied. In the present invention, heterologous Trx m chloroplastics heterologous proteins of the invention have been coexpressed in plastids, observing various totally unexpected effects, such as the high levels of expression of the heterologous protein fused with Trx, far superior to those obtained in chloroplasts in isolation absence of said Trx.

ES 2 384 777 Al ES 2 384 777 Al

La acumulación, por transformación pastidial, de altos niveles de proteína recombinante puede acarrear la formación de cuerpos de inclusión (Fernández-San Millán et al, 2003). Aunque la formación de cuerpos de inclusión puede suponer por un lado una disminución de la proteólisis en proteínas recombinantes (Enfors, 1992), y puede facilitar la purificación de las mismas; por otro lado requiere un replegamiento in vitro que no siempre garantiza la conformación nativa de la proteína, supone una disminución del rendimiento y un encarecimiento del proceso. Estos procedimientos dificultan la producción práctica de proteínas recombinantes para uso terapéutico, diagnóstico u otros. Para solventar estos problemas, se han empleado ciertos péptidos o proteínas fusionados a las proteínas heterólogas. Sin embargo, la iniciación de la traducción es muy sensible a la secuencia nucleotídica que rodea al codón de iniciación de la proteína heteróloga, por esta razón, la fusión puede afectar a los niveles de expresión de dicha proteína. The accumulation, by pastidial transformation, of high levels of recombinant protein can lead to the formation of inclusion bodies (Fernández-San Millán et al, 2003). Although the formation of inclusion bodies can mean, on the one hand, a decrease in proteolysis in recombinant proteins (Enfors, 1992), and may facilitate their purification; On the other hand, it requires an in vitro refolding that does not always guarantee the native conformation of the protein, it implies a decrease in yield and an increase in the process. These procedures hinder the practical production of recombinant proteins for therapeutic, diagnostic or other use. To solve these problems, certain peptides or proteins fused to heterologous proteins have been used. However, translation initiation is very sensitive to the nucleotide sequence surrounding the initiation codon of the heterologous protein, for this reason, fusion can affect the expression levels of said protein.

En bacterias, la fusión de la proteína de interés con la tiorredoxina de E. coli (TrxA) ha demostrado ser especialmente útil evitando la formación de cuerpos de inclusión y aumentando la solubilidad de las proteínas heterólogas (LaVallie et al, 1993). Otros trabajos han demostrado que la TrxA bacteriana es capaz de aumentar la solubilidad de proteínas heterólogas mediante coexpresión de ambas (Yuan et al, 2004). In bacteria, the fusion of the protein of interest with the thioredoxin of E. coli (TrxA) has proven to be especially useful avoiding the formation of inclusion bodies and increasing the solubility of heterologous proteins (LaVallie et al, 1993). Other studies have shown that bacterial TrxA is capable of increasing the solubility of heterologous proteins by coexpression of both (Yuan et al, 2004).

Pese a los esfuerzos realizados en este campo, todavía no se ha descrito ningún método que permita solubilizar cuerpos de inclusión en sistemas de producción de proteínas heterólogas en cloroplastos. Despite the efforts made in this field, no method has yet been described that allows solubilization of inclusion bodies in production systems of heterologous proteins in chloroplasts.

En la presente invención se describe por primera vez la solubilización de los cuerpos de inclusión cuando se coexpresa Trx m con proteínas heterólogas en cloroplastos de tabaco, lo cual garantizaría la conservación de la conformación nativa de la proteína coexpresada y, por tanto, evitaría la pérdida de actividad funcional. El problema técnico resuelto por la invención en este punto es cómo conseguir un plegamiento en forma activa y una solubilización de la proteína heteróloga que no se acumule en cuerpos de inclusión. Esta solución se encuentra recogida en EP1609867 o en WO9837208. Sin embargo estos documentos se refieren a E. coli o levaduras como organismos transformados. Ningún documento del estado de la técnica induce al experto en la materia a modificar el vector de fusión descrito en WO0250289 con una construcción como la descrita en EP1609867 o en WO9837208 y utilizarlo como vector de coexpresión en plastidios para obtener proteínas heterólogas en conformación soluble y activa sin que se acumulen en cuerpos de inclusión como hace la invención. De hecho en EP1609867 tanto la fusión como la coexpresión provoca incremento de la solubilidad, mientras que en plastidios, las construcciones de fusión producen proteínas heterólogas que se acumulan en cuerpos de inclusión, lo cual indica que plastidios y bacterias se comportan en este caso de modo diferente como sistemas de expresión. Por otra parte, la construcción descrita en WO9837208 es muy diferente a la de la invención. In the present invention, solubilization of inclusion bodies is described for the first time when Trx m is coexpressed with heterologous proteins in tobacco chloroplasts, which would guarantee the preservation of the native conformation of the co-expressed protein and, therefore, would prevent loss of functional activity. The technical problem solved by the invention at this point is how to achieve an active folding and solubilization of the heterologous protein that does not accumulate in inclusion bodies. This solution is found in EP1609867 or WO9837208. However, these documents refer to E. coli or yeasts as transformed organisms. No prior art document induces the person skilled in the art to modify the fusion vector described in WO0250289 with a construction such as that described in EP1609867 or in WO9837208 and use it as a coexpression vector in plastids to obtain heterologous proteins in soluble and active conformation without accumulating in inclusion bodies as the invention does. In fact, in EP1609867, both fusion and coexpression cause increased solubility, while in plastids, fusion constructs produce heterologous proteins that accumulate in inclusion bodies, which indicates that plastids and bacteria behave in this case so Different as expression systems. On the other hand, the construction described in WO9837208 is very different from that of the invention.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a vectores de expresión plastidial que incorporan moléculas de ácido nucleico que codifican la tiorredoxina f plastidial y su precursor, procedentes de Nicotiana tabacum, (SEQ ID Nº:1 y 3), que producen los correspondientes polipéptidos (SEQ ID Nº: 2 y 4), así como moléculas sustancialmente homólogas a las mismas (porcentaje de homología mínimo del 60%) o sus variantes alélicas. The present invention relates to plastidial expression vectors that incorporate nucleic acid molecules encoding the plastidial thioredoxin f and its precursor, from Nicotiana tabacum, (SEQ ID No. 1 and 3), which produce the corresponding polypeptides (SEQ ID No. : 2 and 4), as well as molecules substantially homologous to them (minimum homology percentage of 60%) or their allelic variants.

La invención se refiere también a los organismos hospedadores que los incorporan, particularmente plantas. The invention also relates to host organisms that incorporate them, particularly plants.

Un aspecto adicional de la invención describe el método de obtención de las plantas transgénicas citadas, que comprende la integración de uno de los vectores descritos, por cualquier medio apropiado, en el plastoma de una planta. A further aspect of the invention describes the method of obtaining the aforementioned transgenic plants, which comprises the integration of one of the vectors described, by any appropriate means, in the plastoma of a plant.

También se observó que las plantas transgénicas que incorporaban Trxf en los vectores plastidiales descritos, producían cantidades de almidón y sacarosa superiores en 5 ó 10 veces a las obtenidas de los mismos tejidos u órganos de las plantas silvestres correspondientes, cultivadas en condiciones idénticas. Por tanto, una realización adicional de la invención es el uso de la citada planta transgénica para la obtención de sacarosa y almidón. It was also observed that the transgenic plants that incorporated Trxf into the plastidial vectors described, produced amounts of starch and sucrose greater than 5 or 10 times those obtained from the same tissues or organs of the corresponding wild plants, grown under identical conditions. Therefore, a further embodiment of the invention is the use of said transgenic plant for obtaining sucrose and starch.

En algunos casos, la coexpresión ha producido proteínas heterólogas recombinantes con propiedades diferentes. Así, la invención describe una composición farmacéutica que comprende la proteína recombinante hCT1 obtenida a partir de la planta transgénica que incorpora dicha proteína coexpresada con las Trx de la invención. Esta proteína recombinante muestra una mayor bioactividad que la proteína producida en cloroplastos cuando la hCT1 se expresa sola. Adicionalmente, se describe un método para determinar la bioactividad de dicha hCT1 recombinante. In some cases, coexpression has produced recombinant heterologous proteins with different properties. Thus, the invention describes a pharmaceutical composition comprising the recombinant hCT1 protein obtained from the transgenic plant incorporating said protein coexpressed with the Trx of the invention. This recombinant protein shows greater bioactivity than the protein produced in chloroplasts when hCT1 expresses itself. Additionally, a method for determining the bioactivity of said recombinant hCT1 is described.

Los citados vectores y hospedadores recombinantes se han utilizado también para la sobreexpresión de proteínas heterólogas recombinantes en cloroplastos, en forma soluble y activa, cuyas secuencias se han coexpresado con las de la Trx f. Una realización adicional de la invención se refiere a un método de producción de proteínas heterólogas biológicamente activas y/o plegadas en su correcta conformación, a partir de plantas transplastómicas que coexpresan las secuencias de dichas proteínas junto con las de la Trx f. The aforementioned vectors and recombinant hosts have also been used for overexpression of recombinant heterologous proteins in chloroplasts, in soluble and active form, whose sequences have been coexpressed with those of Trx f. A further embodiment of the invention relates to a method of producing biologically active heterologous proteins and / or folded in their correct conformation, from transplastomic plants that coexpress the sequences of said proteins together with those of Trx f.

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DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a vectores de expresión plastidial que incorporan moléculas de ácido nucleico que codifican la tiorredoxina f plastidial y su precursor, procedentes de Nicotiana tabacum, (SEQ ID Nº:1 y 3), que producen los correspondientes polipéptidos (SEQ ID Nº: 2 y 4), así como moléculas sustancialmente homólogas a las mismas (porcentaje de homología mínimo del 60%) o sus variantes alélicas (véase Fig. 1). The present invention relates to plastidial expression vectors that incorporate nucleic acid molecules encoding the plastidial thioredoxin f and its precursor, from Nicotiana tabacum, (SEQ ID No. 1 and 3), which produce the corresponding polypeptides (SEQ ID No. : 2 and 4), as well as molecules substantially homologous to them (minimum homology percentage of 60%) or their allelic variants (see Fig. 1).

La invención proporciona además vectores de expresión que contienen las moléculas de ADN que codifican Trx f. La integración en el genoma plastidial se realizó mediante secuencias de recombinación homóloga ZRI y ZRD (Fig. 4) por lo que una realización adicional de la invención está constituida por los vectores plastidiales que incluyen dichas secuencias. En el caso de la SEQ ID Nº:3, hubo que añadir un codón de iniciación ATG, correspondiente a metionina, en posición 5', para la iniciación de la traducción. The invention further provides expression vectors containing DNA molecules encoding Trx f. Integration into the plastidial genome was performed by homologous recombination sequences ZRI and ZRD (Fig. 4) whereby a further embodiment of the invention consists of plastidial vectors that include said sequences. In the case of SEQ ID NO: 3, an ATG initiation codon, corresponding to methionine, at 5 'position had to be added for translation initiation.

Para optimizar la síntesis de Trx en cloroplastos es necesario considerar otros elementos. El nivel final de síntesis proteica depende de varios factores como dosis génica, fuerza del promotor, estabilidad del ARNm y eficiencia de la traducción. Por tanto, en el diseño de los vectores de transformación, la expresión de los transgenes en cloroplastos transgénicos puede ser regulada a tres niveles: (a) transcripcionalmente mediante la elección del promotor; (b) postranscripcionalmente por la elección de la 5’UTR que regula la estabilidad de los ARNm y (c) traduccionalmente, también mediante la elección de la región 5’UTR que dirige el nivel traduccional. Aunque la presencia de la 3’UTR es importante para conferir estabilidad al ARNm, generalmente no hay diferencias traduccionales al cambiar unas regiones 3’UTR por otras. Por ello, no se considera esta región como una variable a modificar en los diferentes vectores. En realizaciones preferidas de la invención se introducen promotores endógenos constitutivos de plastidios para dirigir el gen de interés en la transformación y secuencias inductoras de la traducción (5'UTRs). To optimize the synthesis of Trx in chloroplasts it is necessary to consider other elements. The final level of protein synthesis depends on several factors such as gene dose, promoter strength, mRNA stability and translation efficiency. Therefore, in the design of the transformation vectors, the expression of the transgenes in transgenic chloroplasts can be regulated at three levels: (a) transcriptionally by the choice of the promoter; (b) post-transcriptionally by the choice of the 5’UTR that regulates the stability of mRNAs and (c) translationally, also by choosing the 5’UTR region that directs the translational level. Although the presence of the 3’UTR is important for conferring stability to the mRNA, there are generally no translational differences when changing some 3’UTR regions for others. Therefore, this region is not considered as a variable to be modified in the different vectors. In preferred embodiments of the invention, endogenous promoters constituting plastids are introduced to direct the gene of interest in the transformation and translation inducing sequences (5'UTRs).

Los promotores plastidiales probados para la expresión de proteínas heterólogas hasta el momento han sido varios, pero los mejores niveles de expresión se han obtenido con los promotores Prrn y PpsbA, ambos dos constitutivos. Se sabe que el PpsbA es un promotor muy activo, produciendo uno de los ARNms más abundantes en el cloroplasto (Yukawa et al, 2007). Los resultados de varios estudios en cuanto a la fuerza de los promotores son ambiguos, decantándose unos hacia el Prrn y otros hacia el PpsbA (Farran et al, 2008). The plastidial promoters tested for the expression of heterologous proteins so far have been several, but the best levels of expression have been obtained with the Prrn and PpsbA promoters, both constitutive. It is known that PpsbA is a very active promoter, producing one of the most abundant mRNAs in the chloroplast (Yukawa et al, 2007). The results of several studies regarding the strength of the promoters are ambiguous, opting for the Prrn and others for the PpsbA (Farran et al, 2008).

Para la elección de regiones 5’UTR se disponía de varias opciones. Una de las regiones más interesantes era la 5’UTR del gen psbA de tabaco, que había sido utilizada originalmente para estudios funcionales con GUS y se sabía que era, entre varias, la que más inducía la traducción en condiciones de luz y confería gran estabilidad a los transcritos (Eibl et al, 1999). Se han alcanzado, en plastidios de tabaco, niveles de expresión del 31,1% de proteína soluble total (Molina et al, 2004) utilizando dicha 5’UTR. Otro elemento de interés era el sitio de unión al ribosoma (RBS) de la región líder del gen 10 del bacteriófago T7 (G10L). Este RBS es complementario al anti-RBS de la 16SrRNA, que proporciona señales de traducción muy eficientes e independientes de la luz. Además, ya se había comprobado que aumentaba la capacidad de traducción de genes exógenos en E.coli (Olins et al, 1988) y plastidios (Staub et al, 2000), llegando a alcanzar niveles de expresión del 25% de proteína soluble total (Tregoning et al, 2003). Como resultado del estudio de los promotores y regiones 5’UTR disponibles, se decidió elegir los siguientes elementos: promotor Prrn con su propia 5’UTR, promotor Prrn y RBS del gen 10 del bacteriófago T7 (G10L), y promotor y 5’UTR del gen psbA. Por todo ello, los vectores de la invención incorporan el inserto unido operativamente al promotor y el 5'UTR del gen psbA de N. tabacum. Asimismo, el inserto se une al promotor Prrn y al RBS de G10L. Several options were available for the choice of 5’UTR regions. One of the most interesting regions was the 5'UTR of the tobacco psbA gene, which had originally been used for functional studies with GUS and was known to be, among several, the one that most induced translation in light conditions and gave great stability to transcripts (Eibl et al, 1999). Expression levels of 31.1% of total soluble protein have been achieved in tobacco plastids (Molina et al, 2004) using said 5’UTR. Another element of interest was the ribosome binding site (RBS) of the leading region of gene 10 of bacteriophage T7 (G10L). This RBS is complementary to the anti-RBS of the 16SrRNA, which provides very efficient and light independent translation signals. In addition, it had already been proven that the translation capacity of exogenous genes in E.coli (Olins et al, 1988) and plastids (Staub et al, 2000) was increasing, reaching 25% expression levels of total soluble protein ( Tregoning et al, 2003). As a result of the study of the promoters and 5'UTR regions available, it was decided to choose the following elements: Prrn promoter with its own 5'UTR, Prrn promoter and RBS of gene 10 of bacteriophage T7 (G10L), and promoter and 5'UTR of the psbA gene. Therefore, the vectors of the invention incorporate the insert operatively linked to the promoter and the 5'UTR of the psbA gene of N. tabacum. Also, the insert binds to the Prrn promoter and the RBS of G10L.

El vector utilizado para la sobreexpresión de Trx f mediante transformación plastidial fue el pL3 que ha sido probado para la expresión de cardiotrofina-1 humana, hCT1 (Farran et al, 2008). Este vector integra los genes de interés por recombinación homóloga dentro de los marcos de lectura abiertos (ORFs) 70 y 131 situados entre los genes rrn16/trnV y rps7/12, en la zona repetida invertida del genoma plastidial. La inserción en esta zona ya ha sido usada anteriormente (Maliga, 2004), y permite integrar los genes sin interferir con regiones codificantes y sin consecuencias fenotípicas. La integración de los genes de interés se produce dentro de la región duplicada invertida, por lo que cada plastoma contendrá dos copias de los genes de interés como resultado del proceso de corrección de copia de los plastidios (Maliga, 2004), resultando en un altísimo número de transgenes por célula (hasta 20.000). Consecuentemente, se prefieren las realizaciones de la invención referidas a vectores derivados de pL3. Las construcciones finalmente analizadas para estudiar la sobreexpresión de la Trx f en plastidios de tabaco fueron: pL3psbATRXf, pL3PrrnTRXf y pL3PrrnG10LTRXf (Fig. 2). De ellas, las que proporcionaron mejores resultados para la sobreexpresión de Trx fueron la primera y la última. The vector used for overexpression of Trx f by plastidial transformation was pL3 that has been tested for the expression of human cardiotrophin-1, hCT1 (Farran et al, 2008). This vector integrates the genes of interest by homologous recombination within the open reading frames (ORFs) 70 and 131 located between the rrn16 / trnV and rps7 / 12 genes, in the inverted repeated zone of the plastidial genome. The insertion in this area has been previously used (Maliga, 2004), and allows the integration of genes without interfering with coding regions and without phenotypic consequences. The integration of the genes of interest occurs within the inverted duplicate region, so each plastoma will contain two copies of the genes of interest as a result of the plastid copy copy process (Maliga, 2004), resulting in a very high number of transgenes per cell (up to 20,000). Consequently, embodiments of the invention referring to vectors derived from pL3 are preferred. The constructions finally analyzed to study the overexpression of Trx f in tobacco plastids were: pL3psbATRXf, pL3PrrTRXf and pL3PrrnG10LTRXf (Fig. 2). Of these, the ones that provided the best results for Trx overexpression were the first and the last.

La presente invención se aplica además a la producción de proteínas heterólogas coexpresadas con trx f en un organismo huésped no nativo. En los vectores de coexpresión las dos proteínas, Trx y proteína heteróloga, se han expresado en forma libre, dirigidas por un promotor diferente con el fin de evitar una posible recombinación entre las secuencias de dichos promotores que supusiera una deleción de uno de los transgenes. Los vectores de coexpresión que comprenden las secuencias de Trx (SEQ ID Nº: 1 o codón de inicio ATG unido a SEQ ID Nº:3) unidas al promotor constitutivo endógeno plastidial Prrn y a la secuencia inductora de la traducción RBS, independientes del promotor y la secuencia inductora de la traducción 5' UTR del gen psbA de N. tabacum, unidos operativamente a la proteína heteróloga. Los vectores que coexpresan la albúmina sérica humana corresponden a The present invention is further applied to the production of heterologous proteins coexpressed with trx f in a non-native host organism. In the coexpression vectors the two proteins, Trx and heterologous protein, have been expressed in free form, directed by a different promoter in order to avoid possible recombination between the sequences of said promoters that would be a deletion of one of the transgenes. Co-expression vectors comprising the Trx sequences (SEQ ID NO: 1 or ATG start codon linked to SEQ ID NO: 3) linked to the endogenous constitutive promoter plastidial Prrn and the RBS translation inducing sequence, independent of the promoter and 5 'UTR translation inducing sequence of the psbA gene of N. tabacum, operably linked to the heterologous protein. The vectors that coexpress human serum albumin correspond to

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una realización preferida, y se prefiere especialmente la utilización del plásmido pAF, siendo el vector preferido pAFpsbABHSA::PrrnG10LTRXf. La otra proteína coexpresada con Trx fue la hCT1, constituyendo su vector de coexpresión otra realización preferida, especialmente aquél que incluye como plásmido el pL3, en concreto el vector más preferido es pL3PrrnG10LTRXf::psbAhCT1. a preferred embodiment, and the use of plasmid pAF is especially preferred, the preferred vector being pAFpsbABHSA :: PrrnG10LTRXf. The other protein coexpressed with Trx was hCT1, its coexpression vector being another preferred embodiment, especially that which includes pL3 as a plasmid, in particular the most preferred vector is pL3PrrnG10LTRXf :: psbAhCT1.

Las siguientes realizaciones de la invención se refieren a organismos hospedadores que incorporan los diferentes vectores plastidiales de coexpresión detallados anteriormente. Dichos hospedadores pueden ser plantas transgénicas, sus semillas o material de propagación, que incorporan en sus plastidios los vectores recombinantes descritos. En realizaciones preferidas, se describen sucesivamente las plantas transgénicas que incluyen los vectores de coexpresión descritos anteriormente, preferiblemente dichas plantas pertenecen a las especies Nicotiana tabacum o Solanum tuberosum. The following embodiments of the invention relate to host organisms that incorporate the different coexpression plastidial vectors detailed above. Such hosts may be transgenic plants, their seeds or propagation material, which incorporate in their plastids the described recombinant vectors. In preferred embodiments, transgenic plants that include the coexpression vectors described above are described successively, preferably said plants belong to the Nicotiana tabacum or Solanum tuberosum species.

Una realización adicional de la invención describe métodos de obtención de las nuevas plantas transgénicas descritas, que permiten integrar en su plastoma los vectores recombinantes descritos anteriormente. Un método preferido, incluye las siguientes etapas: A further embodiment of the invention describes methods of obtaining the new transgenic plants described, which allow the recombinant vectors described above to be integrated into its plastoma. A preferred method includes the following steps:

a) bombardeo de hojas cultivadas in vitro con una pistola de genes cargada con el vector de una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 48; a) bombardment of in vitro grown leaves with a gene gun loaded with the vector of any one of claims 18 to 48;

b) obtención de los primeros transformantes regenerados en medio de cultivo suplementado con un antibiótico frente al cual confiera resistencia el vector bombardeado; b) obtaining the first regenerated transformants in culture medium supplemented with an antibiotic against which the bombed vector confers resistance;

c) realización de, al menos, un segundo ciclo de regeneración en medio selectivo con el mismo antibiótico, para obtener plantas homoplásmicas; c) realization of at least a second regeneration cycle in selective medium with the same antibiotic, to obtain homoplasmic plants;

d) selección de las plantas homoplásmicas mediante cualquier método de selección de ADN por tamaños. d) selection of homoplasmic plants by any method of selecting DNA by size.

Se prefieren aquellos métodos en los que las hojas proceden de las especies Nicotiana tabacum o Solanum tuberosum y el antibiótico utilizado es espectinomicina. Those methods in which the leaves come from the species Nicotiana tabacum or Solanum tuberosum are preferred and the antibiotic used is spectinomycin.

En realizaciones adicionales, se describen los diversos usos para los que se emplearon los hospedadores y, sobre todo, las plantas transgénicas descritas. In further embodiments, the various uses for which the hosts were used and, above all, the transgenic plants described are described.

Las plantas que producen mayores niveles de Trx f (PrrnG10LTRXf y PpsbATRXf) en el cloroplasto muestran una acumulación de almidón en hojas, considerablemente superior a la obtenida en las plantas control (Fig. 7). Además, en las hojas de estas plantas transplastómicas, no se produce una degradación nocturna del almidón, indicando que el proceso de la glucólisis podría estar también afectado. La G6PDH cataliza el primer paso del ciclo oxidativo de las pentosas fosfato, y por tanto está involucrada en el catabolismo de los azúcares. Esta enzima es activa por la noche y se inactiva en presencia de luz por acción de las tiorredoxinas (Wenderoth et al, 1997; Wendt et al, 2000), por lo que cabría pensar que las células de las hojas de plantas que sobrexpresan la Trx f presentan un poder reductor tan elevado que la G6PDH permanece inactiva incluso durante el periodo de oscuridad, explicando así los altos niveles de almidón que presentan las hojas de dichas plantas. También se puede observar que las plantas transgénicas construídas usando el control transcripcional del promotor Prrn, que produce muy bajos niveles de Trx f (Fig. 5, no se detectaron por inmunodetección) tienen un comportamiento muy parecido a las plantas control en cuanto a cantidad de almidón acumulado en hoja, lo que podría explicar la ausencia de una respuesta fisiológica. Plants that produce higher levels of Trx f (PrrnG10LTRXf and PpsbATRXf) in the chloroplast show an accumulation of starch in leaves, considerably higher than that obtained in control plants (Fig. 7). In addition, in the leaves of these transplastomic plants, there is no nocturnal degradation of starch, indicating that the glycolysis process could also be affected. G6PDH catalyzes the first step of the oxidative cycle of pentose phosphate, and is therefore involved in the catabolism of sugars. This enzyme is active at night and is inactivated in the presence of light by the action of thioredoxins (Wenderoth et al, 1997; Wendt et al, 2000), so one might think that the cells of plant leaves that overexpress Trx f have such a high reducing power that G6PDH remains inactive even during the dark period, thus explaining the high levels of starch in the leaves of these plants. It can also be seen that the transgenic plants constructed using the transcriptional control of the Prrn promoter, which produces very low levels of Trx f (Fig. 5, were not detected by immunodetection) have a behavior very similar to the control plants in terms of amount of starch accumulated in leaf, which could explain the absence of a physiological response.

Otra diferencia significativa entre la plantas control y las transplastómicas radica en la sacarosa que presentan las hojas de estas últimas, siendo más del doble que la de las plantas control en todos los momentos muestreados (Fig. 7). Esto podría facilitar una mayor exportación de este disacárido hacia los órganos de reserva. Así, plantas de patata o cereal que sobreexpresaran la Trx f en sus plastidios, potencialmente podrían acumular más almidón en sus tejidos de reserva (tubérculos o semillas). De todo ello se desprende el elevado interés industrial de estas plantas en cuanto a la obtención de almidón. Los efectos en cuanto a incremento de sacarosa y almidón se describen en el Ejemplo 5. Consecuentemente con estos hechos, una realización adicional de la invención está relacionada con el uso de las plantas transgénicas que producen niveles incrementados de Trx f para la obtención de sacarosa y almidón. Preferiblemente, dichas plantas producen entre 5 y 10 veces más cantidades de sacarosa y almidón que las obtenidas de los mismos tejidos u órganos de las correspondientes plantas silvestres cultivadas en las mismas condiciones. La obtención de dicho almidón se realizó a través de las siguientes etapas: Another significant difference between the control and transplastomic plants lies in the sucrose presented by the latter leaves, being more than double that of the control plants at all times sampled (Fig. 7). This could facilitate a greater export of this disaccharide to the reserve organs. Thus, potato or cereal plants that overexpress Trx f in their plastids could potentially accumulate more starch in their reserve tissues (tubers or seeds). From all of this, the high industrial interest of these plants in obtaining starch is evident. The effects regarding increased sucrose and starch are described in Example 5. Consequently with these facts, a further embodiment of the invention is related to the use of transgenic plants that produce increased levels of Trx f for obtaining sucrose and starch. Preferably, said plants produce between 5 and 10 times more amounts of sucrose and starch than those obtained from the same tissues or organs of the corresponding wild plants grown under the same conditions. The obtaining of said starch was carried out through the following stages:

a) to)
recogida de hojas y congelación en nitrógeno líquido; leaf collection and freezing in liquid nitrogen;

b) b)
pulverización; spray;

c) C)
homogeneización con etanol; homogenization with ethanol;

d) d)
incubación durante 90 min a 70ºC; incubation for 90 min at 70 ° C;

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e) centrifugación durante 10 min a 14000 rpm. e) centrifugation for 10 min at 14000 rpm.

d) obtención del almidón a partir del pellet obtenido. d) obtaining starch from the pellet obtained.

Otro aspecto de la invención radica en el análisis de los efectos producidos en las plantas que incluyen las proteínas HSA o hCT1, fusionadas o coexpresadas en sus cloroplastos con las nuevas Trx. En primer lugar, se analizaron las cantidades de HSA acumuladas en hojas de plantas adultas cultivadas en fitotrón, de las que se extrajo la proteína total (Farran et al, 2002). Mediante inmunodetección y utilizando como anticuerpo primario un anti-HSA, se comprobó que las plantas que expresaban la HSA fusionada a cualquiera de las dos tiorredoxinas presentaba un patrón de bandas (Fig. 14a, calles 2-4) similar al observado en las muestras de plantas que expresan la HSA sola (Fig. 14a, calle 1; Fernández-San Millán et al, 2003). Se puede observar una gran cantidad de agregados de alto peso molecular, lo que podría estar indicando la acumulación en el cloroplasto, de la proteína de fusión en cuerpos de inclusión, tal y como ocurre cuando la HSA se expresa sola (Fernández-San Millán et al, 2003). Sin embargo, estos agregados desaparecen cuando la albúmina es co-expresada con alguna de las tiorredoxinas (Fig. 14a, calles 5-7), sugiriendo un posible papel de las Trx en la solubilización de los cuerpos de inclusión de HSA. Además, parece que la expresión de la tiorredoxina en forma libre o fusionada tiene diferente modo de acción sobre la solubilidad de las proteínas recombinantes (Yuan et al, 2004), lo que explicaría el hecho de que sólo se consiga la disolución de los agregados cuando se coexpresan ambas proteínas. Aunque la formación de cuerpos de inclusión puede suponer por un lado una disminución de la proteolisis en proteínas recombinantes (Enfors, 1992), y puede facilitar la purificación de las mismas, por otro lado requiere un replegamiento in vitro que no siempre garantiza la conformación nativa de la proteína, supone una disminución del rendimiento y un encarecimiento del proceso. Por ello, en muchos casos puede resultar interesante disponer de un sistema de solubilización para la expresión de proteínas heterólogas en los cloroplastos Another aspect of the invention lies in the analysis of the effects produced in plants that include the HSA or hCT1 proteins, fused or coexpressed in their chloroplasts with the new Trx. First, the amounts of accumulated HSA in adult plant leaves grown in phytotron were analyzed, from which the total protein was extracted (Farran et al, 2002). By immunodetection and using an anti-HSA as the primary antibody, it was found that the plants expressing the HSA fused to either of the two thioredoxins had a band pattern (Fig. 14a, lanes 2-4) similar to that observed in the samples of plants that express HSA alone (Fig. 14a, lane 1; Fernández-San Millán et al, 2003). A large number of high molecular weight aggregates can be observed, which could be indicating the accumulation in the chloroplast of the fusion protein in inclusion bodies, as occurs when the HSA expresses itself (Fernández-San Millán et al, 2003). However, these aggregates disappear when albumin is co-expressed with any of the thioredoxins (Fig. 14a, lanes 5-7), suggesting a possible role of Trx in the solubilization of HSA inclusion bodies. Furthermore, it seems that the expression of thioredoxin in free or fused form has a different mode of action on the solubility of recombinant proteins (Yuan et al, 2004), which would explain the fact that only the dissolution of aggregates is achieved when both proteins are coexpressed. Although the formation of inclusion bodies can mean a decrease in proteolysis in recombinant proteins (Enfors, 1992), and may facilitate their purification, on the other hand it requires an in vitro refolding that does not always guarantee native conformation. of the protein, supposes a decrease of the yield and an increase of the process. Therefore, in many cases it may be interesting to have a solubilization system for the expression of heterologous proteins in chloroplasts

Dada la gran cantidad de proteína recombinante observada en la inmunodetección de las plantas que expresan la fusión de las Trx con la HSA, se analizaron las muestras mediante SDS-PAGE (Fig. 14b). En los extractos de las hojas que expresan la fusión de las Trx con la HSA, además de la banda correspondiente a la subunidad grande de la RuBisCo (aprox. 50 kDa), se observa una intensa banda teñida con CBB (Coomassie Brillant Blue) de un tamaño aproximado de 80 kDa (Fig. 14b, calles 1-4). Dicha banda no aparece en los extractos de hoja de las plantas sin transformar (Fig. 14b, PH) ni en los de las plantas que expresan la HSA sola (Fig. 14b, calle 5). En estos últimos sin embargo, se puede visualizar una banda más tenue, de unos 67 kDa, correspondiente a la HSA. Estos resultados indican que se acumula una gran cantidad de proteína de fusión Trxm/fHSA en los cloroplastos de tabaco, incluso a niveles superiores a los máximos obtenidos en las plantas que expresan la HSA sola (:11% de la proteína total; Fernández-San Millán et al, 2003). Se sabe que la subunidad grande de la RuBisCo representa aproximadamente el 50% de la proteína soluble total de la hoja (Whitney et al, 1999). Si comparamos la intensidad de la banda de 80 kDa, correspondiente a la proteína de fusión, con la de la subunidad grande de la RuBisCo, podríamos estimar unos niveles de expresión de la Trxm/fHSA entre un 15-20% de la proteína soluble total. Given the large amount of recombinant protein observed in the immunodetection of the plants that express the fusion of the Trx with the HSA, the samples were analyzed by SDS-PAGE (Fig. 14b). In the extracts of the leaves that express the fusion of the Trx with the HSA, in addition to the band corresponding to the large subunit of the RuBisCo (approx. 50 kDa), an intense band stained with CBB (Coomassie Brillant Blue) of an approximate size of 80 kDa (Fig. 14b, lanes 1-4). This band does not appear in leaf extracts of unprocessed plants (Fig. 14b, PH) or in those of plants that express HSA alone (Fig. 14b, lane 5). In the latter, however, a thinner band, of about 67 kDa, corresponding to the HSA can be visualized. These results indicate that a large amount of Trxm / fHSA fusion protein accumulates in tobacco chloroplasts, even at levels higher than those obtained in plants expressing HSA alone (: 11% of total protein; Fernández-San Millán et al, 2003). It is known that the large subunit of the RuBisCo represents approximately 50% of the total soluble leaf protein (Whitney et al, 1999). If we compare the intensity of the 80 kDa band, corresponding to the fusion protein, with that of the large subunit of the RuBisCo, we could estimate Trxm / fHSA expression levels between 15-20% of the total soluble protein .

También se analizaron las cantidades de hCT1 acumuladas en hojas completamente desarrolladas de plantas adultas cultivadas en fitotrón, de las cuales se extrajo la proteína total (Farran et al, 2002). Estudios preliminares sobre la expresión de hCT1 en cloroplastos de tabaco demostraron que la rhCT1 (hCT1 recombinante) se acumulaba a altos niveles (:3% de la proteína soluble total) en hojas jóvenes, y se conseguía duplicar estos niveles sometiendo a las plantas a 30 horas de luz continua (Farran et al, 2008). Mediante inmunodetección y utilizando como anticuerpo primario un monoclonal frente a hCT1, se comprobó que las plantas que expresaban la hCT1 fusionada a cualquiera de las dos tiorredoxinas (Trxm/fCT1) presentaban mayores niveles de rhCT1 que las plantas control (CT1; Farran et al, 2008), independientemente de la condición lumínica utilizada (Fig. 15). Por ello, podemos concluir que la fusión de cualquiera de las Trx con la hCT1 proporciona una mayor estabilidad a la proteína de interés, que se traduce en una mayor acumulación de la misma incluso en hojas maduras y sin necesidad de someter a las plantas a condiciones de luz continua. Sin embargo, cuando se analizaron las plantas que coexpresan la Trxm/f con la hCT1 (Trxm/f+hCT1) se vio que los niveles de expresión de hCT1 fueron similares a los obtenidos en las plantas control (Fig. 15). Además, no se observaron incrementos de proteína en condiciones de luz continua (30 h luz), sugiriendo algún efecto de la coexpresión de las Trx sobre el estado redox del cloroplasto, que afecta de algún modo a la traducción de la 5’UTR del psbA. The amounts of hCT1 accumulated in fully developed leaves of adult plants grown in phytotron were also analyzed, from which the total protein was extracted (Farran et al, 2002). Preliminary studies on the expression of hCT1 in tobacco chloroplasts showed that rhCT1 (recombinant hCT1) accumulated at high levels (: 3% of the total soluble protein) in young leaves, and these levels could be doubled by subjecting plants to 30 hours of continuous light (Farran et al, 2008). By immunodetection and using a monoclonal against hCT1 as primary antibody, it was found that plants expressing fused hCT1 to either of the two thioredoxins (Trxm / fCT1) had higher levels of rhCT1 than control plants (CT1; Farran et al, 2008), regardless of the light condition used (Fig. 15). Therefore, we can conclude that the fusion of any of the Trx with hCT1 provides greater stability to the protein of interest, which translates into a greater accumulation of it even in mature leaves and without the need to subject the plants to conditions of continuous light. However, when the plants that coexpress Trxm / f with hCT1 (Trxm / f + hCT1) were analyzed, the expression levels of hCT1 were similar to those obtained in control plants (Fig. 15). In addition, no increases in protein were observed in conditions of continuous light (30 h light), suggesting some effect of the coexpression of Trx on the redox state of chloroplast, which somehow affects the translation of the 5'UTR of psbA .

Para estudiar la funcionalidad de la rhCT1 producida en cloroplastos de tabaco, se estudió su capacidad para inducir la fosforilación del factor de transcripción STAT-3. El ensayo se llevó a cabo en la línea HepG2 de hepatocarcinoma humano. Los extractos de las células estimuladas se analizaron mediante inmunodetección con anticuerpos específicos de la forma fosforilada de STAT-3 (Fig. 16). Como control negativo se utilizó extracto proteico de tabaco sin transformar y como positivo se utilizó hCT1 comercial (PrepoTech) sola o añadida al extracto crudo de tabaco sin transformar (Fig. 16a). Cuando el bioensayo se realizó con la rhCT1 obtenida a partir de las distintas plantas transformadas, se vio que ésta era capaz de inducir la fosforilación de STAT-3 independientemente del extracto de planta utilizado (Fig. 16b). Sin embargo, dicha fosforilación fue mucho más intensa en el caso de las células estimuladas con extracto de plantas que expresaban la CT1 fusionada o coexpresada con cualquiera de las tiorredoxinas cloroplásticas probadas, sugiriendo que las tiorredoxinas pueden jugar un papel importante en mejorar la bioactividad de la rhCT1 producida en cloroplastos de hojas de tabaco. To study the functionality of rhCT1 produced in tobacco chloroplasts, its ability to induce phosphorylation of the STAT-3 transcription factor was studied. The assay was carried out in the HepG2 line of human hepatocarcinoma. Extracts from stimulated cells were analyzed by immunodetection with specific antibodies of the phosphorylated form of STAT-3 (Fig. 16). As a negative control, unprocessed tobacco protein extract was used and as a positive commercial hCT1 (PrepoTech) alone or added to the raw unprocessed tobacco extract was used (Fig. 16a). When the bioassay was performed with the rhCT1 obtained from the different transformed plants, it was found that it was capable of inducing the phosphorylation of STAT-3 independently of the plant extract used (Fig. 16b). However, said phosphorylation was much more intense in the case of cells stimulated with plant extract expressing the fused or coexpressed CT1 with any of the chloroplastic thioredoxins tested, suggesting that thioredoxins may play an important role in improving the bioactivity of the rhCT1 produced in chloroplasts of tobacco leaves.

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La determinación de la actividad diferencial de la hCT1 recombinante obtenida de las plantas transgénicas, respecto a la comercial, se realizó mediante un método que incluía las siguientes etapas: The determination of the differential activity of the recombinant hCT1 obtained from the transgenic plants, with respect to the commercial one, was carried out by a method that included the following steps:

a) estimular hepatocitos con cardiotrofina-1 humana recombinante, procedente de la citada planta transgénica y con cardiotrofina-1 humana comercial; a) stimulate hepatocytes with recombinant human cardiotrophin-1, from said transgenic plant and with commercial human cardiotrophin-1;

b) analizar los extractos celulares estimulados con cada tipo de hCT1 con anticuerpos específicos de la forma fosforilada de STAT-3; b) analyze cell extracts stimulated with each type of hCT1 with antibodies specific for the phosphorylated form of STAT-3;

c) comparar los resultados de ambos tipos de extracto, utilizando como control negativo extracto proteico de tabaco sin transformar, y como control positivo hCT1 comercial, sola o añadida al extracto sin transformar. c) compare the results of both types of extract, using as a negative control unprocessed tobacco protein extract, and as a positive control commercial hCT1, alone or added to the unprocessed extract.

Por tanto, un uso contemplado en la invención se refiere a la utilización de las plantas transgénicas descritas que coexpresan hCT1, para obtener una proteína heteróloga cardiotrofina-1 humana recombinante de bioactividad incrementada en al menos el doble respecto a la proteína hCT1 producida en cloroplastos cuando ésta se expresa sola. Therefore, a use contemplated in the invention refers to the use of the described transgenic plants that coexpress hCT1, to obtain a recombinant human cardiotrophin-1 heterologous bioactivity protein increased by at least double that of the hCT1 protein produced in chloroplasts when It expresses itself.

Dada la elevada actividad de la proteína hCT1 recombinante obtenida a partir de la planta transgénica que incluye el vector de coexpresión descrito (pL3PrrnG10LTRXf::psbAhCT1), se establece una realización de la invención referente a una composición farmacéutica que incorpora dicha proteína recombinante, junto con un adyuvante y/o un vehículo farmacéuticamente aceptable. Given the high activity of the recombinant hCT1 protein obtained from the transgenic plant that includes the described coexpression vector (pL3PrrnG10LTRXf :: psbAhCT1), an embodiment of the invention is established relating to a pharmaceutical composition incorporating said recombinant protein, together with an adjuvant and / or a pharmaceutically acceptable carrier.

Una realización adicional de la invención considera el uso de las plantas transgénicas que incorporan los vectores plastidiales descritos en detalle anteriormente, que contienen las nuevas Trx o sus precursores coexpresados con proteínas heterólogas, para la producción de cantidades incrementadas de dichas proteínas heterólogas, preferiblemente HSA o hCT1, que se obtienen además en forma soluble y activa. A further embodiment of the invention considers the use of transgenic plants incorporating the plastidial vectors described in detail above, which contain the new Trx or their precursors coexpressed with heterologous proteins, for the production of increased amounts of said heterologous proteins, preferably HSA or hCT1, which are also obtained in soluble and active form.

Un aspecto adicional de la invención se refiere a un método de producción de proteínas heterólogas biológicamente activas y/o en su conformación nativa que emplea las plantas descritas anteriormente, que comprende: A further aspect of the invention relates to a method of producing biologically active heterologous proteins and / or in their native conformation which employs the plants described above, comprising:

a) cultivar las plantas transgénicas descritas, que coexpresan la Trx f de la invención y proteínas heterólogas, en condiciones apropiadas para su crecimiento; a) cultivate the described transgenic plants, which coexpress the Trx f of the invention and heterologous proteins, under conditions appropriate for their growth;

b) separar las partes verdes de la planta; b) separate the green parts of the plant;

c) purificar la proteína heteróloga utilizando técnicas de cromatografía de afinidad, de separación por tamaños con un patrón o de intercambio iónico. c) purify the heterologous protein using affinity chromatography, size separation with a standard or ion exchange techniques.

En una realización preferida, se describe la aplicación de dicho método para la producción de HSA. In a preferred embodiment, the application of said method for the production of HSA is described.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DESCRIPTION OF THE FIGURES

Fig. 1. Secuencias nucleotídicas de las tiorredoxinas cloroplásticas f (a) y m (b) de tabaco. En cursiva, secuencia del precursor o péptido de tránsito; triplete subrayado indica el inicio de la proteína madura. Secuencias proteicas de las tiorredoxinas cloroplásticas f (c) y m (d) de tabaco: aminoácidos subrayados indican la secuencia proteica correspondiente al precursor o péptido de tránsito; *parada de la traducción. Fig. 1. Nucleotide sequences of the f (a) and m (b) chloroplastic thioredoxins of tobacco. In italics, precursor sequence or transit peptide; Underlined triplet indicates the beginning of the mature protein. Protein sequences of chloroplastic thioredoxins f (c) and m (d) of tobacco: underlined amino acids indicate the protein sequence corresponding to the precursor or transit peptide; * stop the translation.

Fig. 2. Vectores de sobreexpresión de Trx en plastidio. Se describen las zonas del vector que quedan insertadas en el genoma plastidial. En los extremos aparecen las dos zonas de recombinación homóloga que incluye el vector (ZRI y ZRD). Entre las zonas de recombinación homóloga están esquematizados los diferentes transgenes Trx m/f y aadA (gen de adenilil-transferasa, para inactivación de antibióticos). En la posición 5’ de los transgenes se muestran los promotores y regiones 5’UTR elegidas. Prrn: promotor de la 16SrARN de tabaco; PpsbA5’UTR: promotor y 5’UTR del gen psbA de tabaco; PrrnG10L: promotor de la 16SrARN y región líder del gen 10 del bacteriófago T7. En la región 3’ de la Trx m/f se encuentra el terminador Trps16 de la proteína ribosómica 16. En la región 3’ del aadA se encuentra el terminador TpsbANt del gen psbA de Nicotiana tabacum. Las flechas indican el sentido de la transcripción. Fig. 2. Trx overexpression vectors in plastidium. The areas of the vector that are inserted into the plastidial genome are described. The two homologous recombination zones that the vector includes (ZRI and ZRD) appear at the ends. Among the homologous recombination zones, the different Trx m / f and aadA transgenes (adenylyl transferase gene, for antibiotic inactivation) are schematized. The 5’UTR promoters and regions chosen are shown in the 5 ’position of the transgenes. Prrn: promoter of the 16SrRNA of tobacco; PpsbA5’UTR: promoter and 5’UTR of the tobacco psbA gene; PrrnG10L: promoter of 16SrRNA and leader region of gene 10 of bacteriophage T7. In the 3 ’region of Trx m / f is the Trps16 terminator of ribosomal protein 16. In the 3’ region of aadA is the TpsbANt terminator of the psic gene of Nicotiana tabacum. Arrows indicate the direction of transcription.

Fig. 3. Análisis por PCR de la correcta integración de los transgenes en plantas regeneradas tras el bombardeo con pistola de genes. El ADN genómico se extrajo a partir de plántulas in vitro. La PCR se realizó con los primers L1 y L2 para comprobar la inserción en el genoma plastidial. El fragmento obtenido en caso de integración es de 1.516 pb. Calles: M, Marcador de pesos moleculares; WT, ADN de planta control sin transformar; Fig. 3. PCR analysis of the correct integration of transgenes in regenerated plants after gene gun bombardment. Genomic DNA was extracted from seedlings in vitro. The PCR was performed with primers L1 and L2 to check insertion in the plastidial genome. The fragment obtained in case of integration is 1,516 bp. Streets: M, molecular weight marker; WT, unprocessed control plant DNA;

(a) 1-6, ADN de plantas regeneradas a partir del bombardeo con el vector pL3psbATRXf; (a) 7-10, ADN de plantas regeneradas a partir del bombardeo con el vector pL3PrrnG10LTRXf; (b) 1-3, ADN de plantas regeneradas a partir del bombardeo con el vector pL3PrrnTRXf. (a) 1-6, DNA from plants regenerated from bombardment with the vector pL3psbATRXf; (a) 7-10, DNA of plants regenerated from bombardment with the vector pL3PrrnG10LTRXf; (b) 1-3, DNA from plants regenerated from bombardment with the vector pL3PrrTRTR.

Fig. 4. Análisis de la integración de las Trx f y m en el plastoma y selección de plantas homoplásmicas mediante transferencia de Southern. Se digirieron 10 μg de ADN genómico obtenido a partir de Fig. 4. Analysis of the integration of Trx f and m in the plastoma and selection of homoplasmic plants by Southern blotting. 10 μg of genomic DNA obtained from

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plántulas in vitro con BglII. Los fragmentos se separaron en un gel de agarosa al 0,7%. Tras su depurinación se transfirieron a membrana de nylon y se hibridaron con sondas específicas. (a) Esquema de la zona de inserción de los transgenes en el genoma plastidial con los sitios de restricción BglII. Las regiones de recombinación homóloga aparecen subrayadas y se indican como ZRD y ZRI. También se muestran los diferentes transgenes que se integran con los vectores de transformación y a su derecha el tamaño de los fragmentos generados tras la digestión del ADN con BglII. SH: sonda homóloga a las zonas adyacentes a los transgenes insertados en el genoma plastidial. ORF: marcos de lectura abiertos. LOX: secuencia de reconocimiento de la recombinasa CRE del fago P1; rps: proteína ribosómica; trnV: gen del ARN de transferencia de la valina. (b) Autorradiografía del Southern. Calles: PH, ADN de una línea Petit Havana sin transformar como control negativo; 1-3, ADN de líneas transgénicas generadas por la transformación con el vector pL3psbATRXm/f; 4-6, pL3PrrnTRXm/f; 7-9, pL3PrrnG10LTRXm/f. in vitro seedlings with BglII. The fragments were separated on a 0.7% agarose gel. After depurination, they were transferred to a nylon membrane and hybridized with specific probes. (a) Scheme of the insertion zone of the transgenes in the plastidial genome with the BglII restriction sites. Homologous recombination regions are underlined and are indicated as ZRD and ZRI. Also shown are the different transgenes that integrate with the transformation vectors and to their right the size of the fragments generated after digestion of the DNA with BglII. SH: probe homologous to the areas adjacent to the transgenes inserted in the plastidial genome. ORF: open reading frames. LOX: P1 phage recombinase recognition sequence CRE; rps: ribosomal protein; trnV: valine transfer RNA gene. (b) Southern autoradiography. Streets: PH, DNA of a non-transformed Petit Havana line as a negative control; 1-3, DNA of transgenic lines generated by transformation with the vector pL3psbATRXm / f; 4-6, pL3PrrTRTRmm / f; 7-9, pL3PrrnG10LTRXm / f.

Fig. 5. Inmunodetección de proteínas de hojas de plantas transgénicas de tabaco. Extractos de proteína total se separaron en un gel SDS-PAGE al 13% y se transfirieron a membrana de nitrocelulosa. La membrana se hibridó con un anticuerpo monoclonal anti-poliHistidine conjugado con peroxidasa. Calles: M, marcador de pesos moleculares en kDa; PH, 2 μl de proteína de planta Petit Havana sin transformar; el resto de calles son proteína de hojas de plantas transformadas con los vectores 1-3, pL3psbATRXF (2 μl/pocillo); 4-7, pL3PrrnG10LTRXf (2 μl/pocillo); 8-11, pL3PrrnTRXf (5μ l/pocillo). Fig. 5. Immunodetection of leaf proteins from transgenic tobacco plants. Total protein extracts were separated on a 13% SDS-PAGE gel and transferred to a nitrocellulose membrane. The membrane was hybridized with a peroxidase-conjugated anti-polyHistidine monoclonal antibody. Streets: M, molecular weight marker in kDa; PH, 2 μl of unprocessed Petit Havana plant protein; the rest of the streets are plant leaf protein transformed with vectors 1-3, pL3psbATRXF (2 μl / well); 4-7, pL3PrrnG10LTRXf (2 μl / well); 8-11, pL3PrrTRTR (5μl / well).

Fig. 6. Patrones transcripcionales de las plantas transgénicas observados en transferencia de Northern. 20 μg de ARN obtenidos a partir de hojas maduras de plantas adultas en maceta se separaron en un gel de formaldehído y se transfirieron a membrana de nylon. Se hibridaron con una sonda específica de la Trx f. (a) Se muestra con flechas el tamaño esperado del transcrito en las líneas transgénicas generadas por los distintos vectores. ORF: marcos de lectura abiertos. LOX: secuencia de reconocimiento de la recombinasa CRE del fago P1; rps: proteína ribosómica; trnV: gen del ARN de transferencia de la valina. (b) Autorradiografía resultante de la hibridación con la sonda de la Trx f. A la derecha se muestran los tamaños del marcador de pesos moleculares de ARN en kb. (c) Control de carga: ARNr teñido con bromuro de etidio. Calles: PH, ARN de planta Petit Havana sin transformar; el resto son ARNs de plantas transformadas con 1, 2 y 3, pL3psbATRXf; 4 y 5, pL3PrrnTRXf; 6 y 7, pL3PrrnG10LTRXf. Fig. 6. Transcriptional patterns of transgenic plants observed in Northern blotting. 20 μg of RNA obtained from mature leaves of adult potted plants were separated on a formaldehyde gel and transferred to a nylon membrane. They hybridized with a specific Trx f probe. (a) The expected size of the transcript in the transgenic lines generated by the different vectors is shown with arrows. ORF: open reading frames. LOX: P1 phage recombinase recognition sequence CRE; rps: ribosomal protein; trnV: valine transfer RNA gene. (b) Autoradiography resulting from hybridization with the Trx probe f. On the right, the sizes of the molecular weight marker of RNA in kb are shown. (c) Load control: rRNA stained with ethidium bromide. Streets: PH, RNA of Petit Havana plant without transforming; the rest are RNAs from plants transformed with 1, 2 and 3, pL3psbATRXf; 4 and 5, pL3PrrTRTRf; 6 and 7, pL3PrrnG10LTRXf.

Fig. 7. Concentración de azúcares solubles y almidón, durante el ciclo diurno, en hojas de plantas transplastómicas y plantas control sin transformar. Las concentraciones de carbohidratos se midieron en hojas jóvenes de plantas adultas de tabaco, cultivadas en invernadero. Se tomaron muestras cada 4 horas, con 12 repeticiones por muestra y construcción. Los datos representan la media y el error estándar. Símbolos; 0, planta control sin transformar; ., plantas transformadas con el vector pL3PrrnTrxf; ., plantas transformadas con el vector pL3PrrnG10LTrxf; ., plantas transformadas con el vector pL3PpsbATrxf. Fig. 7. Concentration of soluble sugars and starch, during the diurnal cycle, in leaves of transplastomic plants and unprocessed control plants. Carbohydrate concentrations were measured in young leaves of adult tobacco plants, grown in the greenhouse. Samples were taken every 4 hours, with 12 repetitions per sample and construction. The data represents the mean and the standard error. Symbols; 0, control plant without transforming; ., plants transformed with the vector pL3PrrnTrxf; ., plants transformed with the vector pL3PrrnG10LTrxf; ., plants transformed with the vector pL3PpsbATrxf.

Fig. 8. Expresión de Trx recombinante en E. coli. Se cargaron cantidades iguales de proteína por pocillo en un gel SDS-PAGE al 13% y se transfirieron a membrana de nitrocelulosa. (a) La membrana se hibridó con un anticuerpo monoclonal anti-poliHistidina conjugado con peroxidasa, y (b) se tiñó con Ponceau S. Calles: M, marcador de pesos moleculares; pL3, vector pL3 vacío como control negativo; el resto de calles son proteína de E. coli transformada con los siguientes vectores: 1 y2, pL3 PrrnG10LTRX m y f; 3 y4, pL3 psbATRX m y f; 5 y6, pL3PrrnTRX f y m. Se indican los pesos moleculares en kDa. Fig. 8. Expression of recombinant Trx in E. coli. Equal amounts of protein were loaded per well on a 13% SDS-PAGE gel and transferred to a nitrocellulose membrane. (a) The membrane was hybridized with a peroxidase-conjugated anti-polyHistidine monoclonal antibody, and (b) stained with Ponceau S. Calles: M, molecular weight marker; pL3, empty pL3 vector as a negative control; the rest of the streets are E. coli protein transformed with the following vectors: 1 and 2, pL3 PrrnG10LTRX m and f; 3 y4, pL3 psbATRX m and f; 5 y6, pL3PrrTRTR f and m. Molecular weights in kDa are indicated.

Fig. 9. Purificación de Trx recombinante en E. coli. Se cargaron cantidades iguales de cada fracción obtenida en el proceso de purificación en un gel SDS-PAGE al 15% que se tiñó con coomassie brilliant blue (a) o se transfirió a membrana de nitrocelulosa (b). La membrana se hibridó con un anticuerpo monoclonal antipoliHistidina conjugado con peroxidasa. Calles: M, marcador de pesos moleculares; FT, fracción de proteínas no retenida por la columna; W, lavado; E1 a E4, fracciones de 1 ml eluídas. Se indican los pesos moleculares en kDa. Fig. 9. Purification of recombinant Trx in E. coli. Equal amounts of each fraction obtained in the purification process were loaded on a 15% SDS-PAGE gel that was stained with coomassie brilliant blue (a) or transferred to a nitrocellulose membrane (b). The membrane was hybridized with a monoclonal antibody antipoliHistidine conjugated with peroxidase. Streets: M, molecular weight marker; FT, protein fraction not retained by the column; W, wash; E1 to E4, fractions of 1 ml eluted. Molecular weights in kDa are indicated.

Fig. 10. Reducción Trx-dependiente de la insulina por acción de ditiotreitol. Las mezclas incubadas contenían en un volumen final de 600ul: 0,1M fosfato potásico (pH 7,0), 2 mM EDTA, 0,13 mM insulina bovina y 0,33 mM DTT (ditiotreitol). Símbolos: ., 5 mM de Trx de E.coli comercial, 0, 5 mM de Trx f. Se muestra la absorbancia a 650nm frente al tiempo en minutos. Fig. 10. Trx-dependent insulin reduction by dithiothreitol action. The incubated mixtures contained in a final volume of 600ul: 0.1M potassium phosphate (pH 7.0), 2mM EDTA, 0.13mM bovine insulin and 0.33mM DTT (dithiothreitol). Symbols:., 5 mM Trx from commercial E.coli, 0.5 mM Trx f. The absorbance at 650nm versus time in minutes is shown.

Fig. 11. Clonación de los vectores de fusión y coexpresión de tiorredoxinas y albúmina sérica humana en el plásmido pAF. (a-d) Casetes de expresión de la fusión de las tiorredoxinas (TRX) a la albúmina sérica humana (HSA) (a y b) o de coexpresión de las TRX con la HSA (c y d) que se insertan en el sitio de clonación múltiple (MCS) del vector pAF. 16S/trnI y trnA/23S: zonas de recombinación homóloga; aadA gen de resistencia a espectinomicina y estreptomicina; 3’psbA: región 3’ no traducida terminadora del gen psbA de tabaco; Prrn: promotor del operón 16SrARN; PpsbA5’UTR: promotor y región 5’ no traducida del gen psbA de tabaco; PrrnG10L: promotor del operón 16SrARN más la secuencia del sitio de unión al ribosoma (rbs) de la región líder del gen 10 del bacteriófago T7 (G10L). EK: Secuencia de reconocimiento para corte con enteroquinasa. EcoRV, HindIII, SmaI, Notl, EcoR1: sitios de corte de enzimas de restricción. Mediante flechas se indica el sentido de la transcripción. Fig. 11. Cloning of the fusion and coexpression vectors of thioredoxins and human serum albumin in the plasmid pAF. (ad) Expression cassettes of the fusion of thioredoxins (TRX) to human serum albumin (HSA) (a and b) or coexpression of TRX with HSA (c and d) that are inserted into the multiple cloning site (MCS) of the pAF vector. 16S / trnI and trnA / 23S: homologous recombination zones; aadA spectinomycin and streptomycin resistance gene; 3’psbA: 3 ’untranslated region terminator of the tobacco psbA gene; Prrn: promoter of the 16SrRNA operon; PpsbA5’UTR: promoter and region 5 ’not translated from the tobacco psbA gene; PrrnG10L: promoter of the 16SrRNA operon plus the sequence of the ribosome binding site (rbs) of the leading region of gene 10 of bacteriophage T7 (G10L). EK: Recognition sequence for cutting with enterokinase. EcoRV, HindIII, SmaI, Notl, EcoR1: restriction enzyme cut sites. The direction of transcription is indicated by arrows.

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Fig. 12. Clonación de los vectores de fusión y coexpresión de tiorredoxinas y cardiotrofina-1 humana en el plásmido pL3. (a-d) Casetes de expresión de la fusión de las tiorredoxinas (TRX) a la cardiotrofina1 humana (hCT1) (a y b) o de coexpresión de las TRX con la hCT1 (c y d) que se insertan en el sitio de clonación múltiple (MCS) del vector pL3. ZRD y ZRI: zonas de recombinación homóloga; aadA gen de resistencia a espectinomicina y estreptomicina; TpsbANt: terminador del gen psbA de Nicotiana tabacum; Trps16: terminador de la proteína ribosómica 16; LOX: secuencia de reconocimiento de la recombinasa CRE; Prrn: promotor del operón 16SrARN; PpsbA5’UTR: promotor y región 5’ no traducida del gen psbA de tabaco; PrrnG10L: promotor del operón 16SrARN más la secuencia del sitio de unión al ribosoma (rbs) de la región líder del gen 10 del bacteriófago T7 (G10L). EK: Secuencia de reconocimiento para corte con enteroquinasa. EcoRV, HindIII, SmaI, Notl, EcoR1: sitios de corte de enzimas de restricción. Mediante flechas se indica el sentido de la transcripción. Fig. 12. Cloning of the fusion and coexpression vectors of human thioredoxins and cardiotrophin-1 in plasmid pL3. (ad) Expression cassettes of the fusion of thioredoxins (TRX) to human cardiotrophin1 (hCT1) (a and b) or coexpression of TRX with hCT1 (c and d) that are inserted into the multiple cloning site (MCS) of the pL3 vector. ZRD and ZRI: homologous recombination zones; aadA spectinomycin and streptomycin resistance gene; TpsbANt: terminator of the psic gene of Nicotiana tabacum; Trps16: ribosomal protein terminator 16; LOX: CRE recombinase recognition sequence; Prrn: promoter of the 16SrRNA operon; PpsbA5’UTR: promoter and region 5 ’not translated from the tobacco psbA gene; PrrnG10L: promoter of the 16SrRNA operon plus the sequence of the ribosome binding site (rbs) of the leading region of gene 10 of bacteriophage T7 (G10L). EK: Recognition sequence for cutting with enterokinase. EcoRV, HindIII, SmaI, Notl, EcoR1: restriction enzyme cut sites. The direction of transcription is indicated by arrows.

Fig. 13. Análisis de la integración de las fusiones y coexpresiones de Trx con proteínas heterólogas en el plastoma y selección de plantas homoplásmicas mediante transferencia de Southern. Se digirieron 10 μg de ADN genómico obtenido a partir de plántulas in vitro con BglII (pL3) o HindIII (pAF). Los fragmentos se separaron en un gel de agarosa al 0,7%. Tras su depurinación se transfirieron a membrana de nylon y se hibridaron con sondas homólogas a las zonas adyacentes a los transgenes insertados en el genoma plastidial. (a-d) Autorradiografías del Southern. PH, ADN de una línea Petit Havana sin transformar como control negativo. Resto de calles, ADN de líneas transgénicas generadas por la transformación con el vector pAFTRXm/fHSA (a); pL3TRXm/fCT1 (b); pAFTRXm/f + HSA (c); pL3TRXm/f + CT1 (d). TRXm/f: tiorredoxinas m ó f; HSA: albúmina sérica humana; CT1: cardiotrofina-1. Fig. 13. Analysis of the integration of fusions and coexpressions of Trx with heterologous proteins in the plastoma and selection of homoplasmic plants by Southern blotting. 10 μg of genomic DNA obtained from seedlings in vitro were digested with BglII (pL3) or HindIII (pAF). The fragments were separated on a 0.7% agarose gel. After depurination, they were transferred to a nylon membrane and hybridized with probes homologous to the areas adjacent to the transgenes inserted in the plastidial genome. (a-d) Southern autoradiographs. PH, DNA of an unprocessed Petit Havana line as a negative control. Other streets, DNA of transgenic lines generated by the transformation with the vector pAFTRXm / fHSA (a); pL3TRXm / fCT1 (b); pAFTRXm / f + HSA (c); pL3TRXm / f + CT1 (d). TRXm / f: thioredoxins m or f; HSA: human serum albumin; CT1: cardiotrophin-1.

Fig. 14. Producción de albúmina humana recombinante en plantas de tabaco. (a) Inmunodetección de la proteína total extraída a partir de hojas de plantas transgénicas de tabaco. Se ha utilizado un anticuerpo policlonal frente a albúmina sérica humana (HSA). Calles: 1, plantas que expresan la HSA sola (Fernández-San Millán et al, 2003); 2-4, plantas que expresan la proteína de fusión Trxm/fHSA; 5-7, plantas que coexpresan las proteínas Trxm/f y HSA; PH, planta no transformada. (b) gel SDS-PAGE teñido con Coomasie Brilliant Blue (CBB). Calles: PH, planta no transformada; M, marcador de peso molecular en kDa; 1-2, plantas que expresan la proteína de fusión TrxmHSA; 3-4, plantas que expresan la proteína de fusión TrxfHSA; 5, plantas que expresan la HSA sola (Fernández-San Millán et al, 2003). Trx m/f: tiorredoxina m ó f. Fig. 14. Production of recombinant human albumin in tobacco plants. (a) Immunodetection of the total protein extracted from leaves of transgenic tobacco plants. A polyclonal antibody against human serum albumin (HSA) has been used. Streets: 1, plants that express HSA alone (Fernández-San Millán et al, 2003); 2-4, plants expressing the Trxm / fHSA fusion protein; 5-7, plants that coexpress the Trxm / f and HSA proteins; PH, unprocessed plant. (b) SDS-PAGE gel stained with Coomasie Brilliant Blue (CBB). Streets: PH, non-transformed plant; M, molecular weight marker in kDa; 1-2, plants expressing the TrxmHSA fusion protein; 3-4, plants expressing the TrxfHSA fusion protein; 5, plants that express HSA alone (Fernández-San Millán et al, 2003). Trx m / f: thioredoxin m or f.

Fig. 15. Análisis de la acumulación de cardiotrofina-1 humana recombinante tras distintos períodos de iluminación. Inmunodetección de la proteína total extraída a partir de hojas de plantas transgénicas de tabaco. Se ha utilizado un anticuerpo monoclonal frente a cardiotrofina-1 humana recombinante (rhCT1). Se han utilizado hojas maduras cosechadas tras 15 horas de oscuridad o a las 12 y 30 horas de luz continua. Calles: M, marcador de peso molecular (kDa). CT-1: plantas que expresan la cardiotrofina-1 humana sola (Farran el at, 2008). OSC: oscuridad; 12L: 12 h de luz contínua; 30L: 30 h de luz contínua. Fig. 15. Analysis of the accumulation of recombinant human cardiotrophin-1 after different lighting periods. Immunodetection of the total protein extracted from leaves of transgenic tobacco plants. A monoclonal antibody against recombinant human cardiotrophin-1 (rhCT1) has been used. Ripe leaves harvested after 15 hours of darkness or at 12:30 pm of continuous light have been used. Streets: M, molecular weight marker (kDa). CT-1: plants that express human cardiotrophin-1 alone (Farran at at, 2008). OSC: darkness; 12L: 12 h of continuous light; 30L: 30 h of continuous light.

Fig. 16. Ensayo de la actividad de la rhCT1 a través del análisis de la activación de la fosforilación de STAT-3. Inmunodetección con anticuerpo específico para la forma fosforilada de STAT-3. (a y b) Calles: hCT-1, control positivo de células estimuladas con CT-1 humana comercial; C, control negativo de células sin estimular. (a) Calles: extracto wt, control negativo de células estimuladas con extracto de plantas no transformadas; hCT-1 en extracto wt, control positivo de células estimuladas con extracto de plantas no transformadas al que se le ha añadido CT-1 humana comercial. (b) Calles: CT1, células estimuladas con distintas cantidades de extracto de plantas transformadas con la CT1 sola; Trxm/fCT1, células estimuladas con distintas cantidades de extracto de plantas transformadas con la fusión Trxm/fCT1; Trxm/f+CT1, células estimuladas con distintas cantidades de extracto de plantas transformadas con la CT1 coexpresada con la Trxm/f. Fig. 16. Test of the activity of rhCT1 through the analysis of the activation of the phosphorylation of STAT-3. Immunodetection with specific antibody for the phosphorylated form of STAT-3. (a and b) Streets: hCT-1, positive control of cells stimulated with commercial human CT-1; C, negative control of unstimulated cells. (a) Streets: wt extract, negative control of cells stimulated with non-transformed plant extract; hCT-1 in wt extract, positive control of cells stimulated with extract of non-transformed plants to which commercial human CT-1 has been added. (b) Streets: CT1, cells stimulated with different amounts of plant extract transformed with CT1 alone; Trxm / fCT1, cells stimulated with different amounts of plant extract transformed with the Trxm / fCT1 fusion; Trxm / f + CT1, cells stimulated with different amounts of plant extract transformed with CT1 coexpressed with Trxm / f.

EJEMPLOS EXAMPLES

-Ejemplo 1.-Obtención de las secuencias maduras de las Trx plastidiales m y f. -Example 1.-Obtaining the mature sequences of the plastidial Trx m and f.

Se obtuvieron las secuencias de las Trx maduras m y f de Nicotiana tabacum aún no descritas, mediante amplificación de sus extremos 5’ y 3’. Para ello se utilizó el Kit RLM-RACE (Ambion), siguiendo las especificaciones del fabricante y diseñando cebadores internos a partir de las regiones conservadas en Trx de solanáceas (TxfRACEup, TxfRACEdown, TxmRACEup, TxmRACEdown; Tabla 1). Como molde se utilizó cDNA de tabaco var. Petit Havana. Basándose en las secuencias amplificadas mediante RACE se diseñaron los cebadores NtTrxm-5’, NtTrxm-3’, NtTrxf-5’ y NtTrxf-3’ (Tabla 1) para clonar las Trx maduras m y f de tabaco (SEQ ID Nº 3 y 7; véase también Fig.1). Estos cebadores incorporan en la región 5’ la diana NcoI para la fusión con el extremo 3’ del promotor correspondiente seguida de una cola de histidinas, y en la región 3’ una diana NotI. The mature Trx m and f sequences of Nicotiana tabacum not yet described were obtained by amplifying their 5 ’and 3’ ends. For this, the RLM-RACE Kit (Ambion) was used, following the manufacturer's specifications and designing internal primers from the Solanaceae Trx conserved regions (TxfRACEup, TxfRACEdown, TxmRACEup, TxmRACEdown; Table 1). As a template, cDNA of tobacco var. Petit Havana. Based on the sequences amplified by RACE, primers NtTrxm-5 ', NtTrxm-3', NtTrxf-5 'and NtTrxf-3' (Table 1) were designed to clone mature myf tobacco Trx (SEQ ID No. 3 and 7; see also Fig. 1). These primers incorporate in the 5 ’region the NcoI target for fusion with the 3’ end of the corresponding promoter followed by a histidine tail, and in the 3 ’region a NotI target.

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Tabla 1 Cebadores utilizados en la clonación de las secuencias de las Trx maduras m y f de tabaco. Table 1 Primers used in cloning the sequences of mature Trx m and f tobacco.

Sitios de Sites of

CebadoresPrimers
Secuencia1 reconocimiento de  Sequence1 Recognition of

enzimas de restricción restriction enzymes

TxfRACEup TxfRACEup
GTTGCAATCAAGCTTCAGAAAGAC GTTGCAATCAAGCTTCAGAAAGAC

TxfRACEdownTxfRACEdown
GTCTTTCTGAAGCTTGATTGCAAC  GTCTTTCTGAAGCTTGATTGCAAC

TxmRACEup TxmRACEup
GAGGGGCTTTCATCTGTATTCAG GAGGGGCTTTCATCTGTATTCAG

TxmRACEdownTxmRACEdown
CTGAATACAGATGAAAGCCCCTC  CTGAATACAGATGAAAGCCCCTC

NtTrxm-5’2NtTrxm-5’2
CCATGGGTCACCATCACCATCACCATGAAGCGCAAA NcoI  CCATGGGTCACCATCACCATCACCATGAAGCGCAAA NcoI

NtTrxm-3’ NtTrxm-3 ’
GCGGCCGCTTACAAGAATTTCTCTATGCAGGTGG NotI GCGGCCGCTTACAAGAATTTCTCTATGCAGGTGG NotI

NtTrxf-5’2NtTrxf-5’2
CCATGGGTCACCATCACCATCACCATAGCTCCGATGCT NcoI  CCATGGGTCACCATCACCATCACCATAGCTCCGATGCT NcoI

ACTG ACTG

NtTrxf-3’ NtTrxf-3 ’
GCGGCCGCTTAACTTGACCGCACATCCTCAATTG NotI GCGGCCGCTTAACTTGACCGCACATCCTCAATTG NotI

1Secuencia del cebador en orientación 5’�3’. 1 Primer sequence in orientation 5’�3 ’.

2En cursiva: cola de histidinas. 2 In italics: histidine tail.

-Ejemplo 2.-Obtención de vectores de expresión de tiorredoxinas. -Example 2.-Obtaining thioredoxin expression vectors.

5 pL3psbATRXm/f: las secuencias maduras de las Trx m y f se obtuvieron por digestión NcoI-NotI de los vectores pGEMTRXm y pGEMTRXf, resultando un fragmento de 366 y 390 pb respectivamente. Estos fragmentos se clonaron en el vector pBS-psbAHSA (Fernández-San Millán et al, 2003), digerido con NcoI-NotI, para incorporar el promotor y la 5’UTR del gen psbA de tabaco. El promotor y la 5’UTR del gen psbA junto con las Trx m o f se subclonaron, mediante digestión EcoRI-NotI, en el vector pPCR2.1 (pPCR2.1psbATRXm/f). Finalmente, el5 pL3psbATRXm / f: the mature Trx m and f sequences were obtained by NcoI-NotI digestion of the pGEMTRXm and pGEMTRXf vectors, resulting in a fragment of 366 and 390 bp respectively. These fragments were cloned into the vector pBS-psbAHSA (Fernández-San Millán et al, 2003), digested with NcoI-NotI, to incorporate the promoter and the 5'UTR of the tobacco psbA gene. The promoter and the 5’UTR of the psbA gene together with the Trx m or f were subcloned, by EcoRI-NotI digestion, into the vector pPCR2.1 (pPCR2.1psbATRXm / f). Finally the

10 fragmento EcoRI-XhoI de dichos vectores se insertó en el vector de transformación plastidial pL3, para obtener así los vectores finales pL3psbATRXm y pL3psbATRXf (véase Fig. 2) The EcoRI-XhoI fragment of said vectors was inserted into the plastidial transformation vector pL3, thus obtaining the final vectors pL3psbATRXm and pL3psbATRXf (see Fig. 2)

pL3PrrnTRXm/f: el fragmento de 215 pb perteneciente al promotor del operón del RNA ribosomal del plastidio (Prrn) se obtuvo del vector pBS-PrrnaadA (del Río, resultados no publicados). En este vector se clonó el fragmento NcoI-NotI de la Trx m o f. Por digestión EcoRI-NotI de los vectores intermedios obtenidos (pBSpL3PrrTRXm / f: the 215 bp fragment belonging to the promoter of the plastid ribosomal RNA operon (Prrn) was obtained from the vector pBS-PrrnaadA (del Rio, unpublished results). In this vector the NcoI-NotI fragment of Trx m or f was cloned. By EcoRI-NotI digestion of the intermediate vectors obtained (pBS

15 KSPrrnTRXm/f) se obtuvo la fusión de la Trx m o f con el promotor del operón rRNA, que se clonó en el vector pPCR2.1 (pPCR2.1PrrnTRXm/f). Finalmente, el fragmento EcoRI-XhoI de dichos vectores se insertó en el vector de transformación plastidial pL3, para obtener así los vectores finales pL3PrrnTRXm y pL3PrrnTRXf (véase Fig. 2) 15 KSPrrnTRXm / f) the fusion of Trx m or f with the rRNA operon promoter was obtained, which was cloned into the vector pPCR2.1 (pPCR2.1PrrTRTRmm / f). Finally, the EcoRI-XhoI fragment of said vectors was inserted into the plastidial transformation vector pL3, thus obtaining the final vectors pL3PrrTRTRmm and pL3PrrTRTRf (see Fig. 2)

pL3PrrnG10LTRXm/f: el fragmento NcoI-NotI correspondiente a la secuencia madura de las Trx m o f se introdujo en el vector pBS-PrrnG10LCTF (Farran et al, 2008). De esta forma se obtuvieron los vectores pBSpL3PrrnG10LTRXm / f: the NcoI-NotI fragment corresponding to the mature Trx m or f sequence was introduced into the vector pBS-PrrnG10LCTF (Farran et al, 2008). In this way the pBS vectors were obtained

20 PrrnG10LTRXm/f, que por digestión EcoRI-SalI liberaron la fusión de las Trx m o f con el fragmento de 150 pb que incluye el promotor constitutivo del operón del RNA ribosomal del plastidio (Prrn), al que se le ha sustituido la 5’UTR por la secuencia del sitio de unión al ribosoma (RBS) de la región líder del gen 10 del bacteriófago T7 (G10L). Los fragmentos obtenidos se ligaron con el vector pL3 para dar lugar a los vectores de transformación plastidial pL3PrrnG10LTRXm y pL3PrrnG10LTRXf (véase Fig. 2) 20 PrrnG10LTRXm / f, which by EcoRI-SalI digestion released the fusion of the Trx mof with the 150 bp fragment that includes the constitutive promoter of the plastidium ribosomal RNA (Prrn) operon, which has been substituted for the 5'UTR by the sequence of the ribosome binding site (RBS) of the leading region of gene 10 of bacteriophage T7 (G10L). The fragments obtained were ligated with the vector pL3 to give rise to the plastidial transformation vectors pL3PrrnG10LTRXm and pL3PrrnG10LTRXf (see Fig. 2)

25 -Ejemplo 3.-Generación de plantas transgénicas. 25 -Example 3.-Generation of transgenic plants.

La transformación plastidial se basó en el protocolo de Daniell (1997) con ligeras modificaciones que se comentan a continuación. Se partió de hojas de tabaco in vitro obtenidas tras una micropropagación después de la germinación. Una hora antes del bombardeo se cortaron las hojas de tabaco, descartando las apicales y las basales. Se pusieron sobre un papel de filtro estéril en medio RMOP (sales MS, 30 g/l sacarosa, 0,1 mg/l ANA, 1The plastidial transformation was based on the Daniell protocol (1997) with slight modifications discussed below. It was split from in vitro tobacco leaves obtained after micropropagation after germination. An hour before the bombing the tobacco leaves were cut, discarding the apical and basal. They were placed on sterile filter paper in RMOP medium (MS salts, 30 g / l sucrose, 0.1 mg / l ANA, 1

30 mg/l BAP, 100 mg/l mio-inositol, 1 mg/l tiamina y 6 g/l Phytagar pH 5,8) en placas Petri con el envés hacia arriba. Se utilizaron partículas de oro de 0,6 micras a razón de 100 ng de oro y 300 ng de ADN por hoja bombardeada. La presión de ruptura fue de 1.100 psi. Todo el material fungible utilizado fue de Bio-Rad. Tras el bombardeo con la pistola de genes Helios Gene Gun PDS-1000 (Bio-Rad), se mantuvieron las hojas en oscuridad durante 48 h dentro de las placas Petri selladas con parafilm. Tras este período, se cortaron las hojas en trozos de unos 0,5 cm de lado 30 mg / l BAP, 100 mg / l myo-inositol, 1 mg / l thiamine and 6 g / l Phytagar pH 5.8) in Petri dishes with the underside facing up. Gold particles of 0.6 microns were used at a rate of 100 ng gold and 300 ng of DNA per bombed sheet. The rupture pressure was 1,100 psi. All fungible material used was from Bio-Rad. After the bombardment with the Helios Gene Gun PDS-1000 (Bio-Rad) gene gun, the leaves were kept in darkness for 48 hours inside the Petri plates sealed with parafilm. After this period, the leaves were cut into pieces of about 0.5 cm side

35 descartando el nervio central. Los trozos de hoja se pusieron con el envés (parte bombardeada) en contacto con el medio RMOP suplementado con 500 mg/l de espectinomicina en cajas Magenta selladas con parafilm. Los primeros transformantes empezaron a emerger de los trozos de hoja a las 3-4 semanas del bombardeo. Los brotes así obtenidos se dejaron crecer hasta que tuvieron suficiente tamaño para extraer el ADN y comprobar la integración de la Trx y el aadA por PCR. Los cebadores utilizados L1 (5’-GGAAATACAAAAAGGGGG-3’) y L2 (5’35 discarding the central nerve. The pieces of leaf were placed with the underside (part bombed) in contact with the RMOP medium supplemented with 500 mg / l spectinomycin in Magenta boxes sealed with parafilm. The first transformants began to emerge from the leaf pieces at 3-4 weeks after the bombing. The shoots thus obtained were allowed to grow until they had sufficient size to extract the DNA and check the integration of the Trx and the aadA by PCR. The primers used L1 (5’-GGAAATACAAAAAGGGGG-3 ’) and L2 (5’

40 CCTCGTTCAATTCTTTCG-3’) fueron diseñados para eliminar posibles mutantes resistentes a espectinomicina. El 40 CCTCGTTCAATTCTTTCG-3 ’) were designed to eliminate possible spectinomycin resistant mutants. He

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cebador L1 anilla en el Trps16, a unas 131 pb del final del mismo, y el cebador L2 anilla en el genoma plastidial, a unas 223 pb tras la ZRD. De esta forma, si se ha producido integración de los genes de interés, el producto esperado debe ser de 1,5 kb (Fig. 3a, calles 4-9 y 3b, calles 1-3). La ausencia del producto de PCR indica que esos regenerantes son mutantes espontáneos capaces de crecer en espectinomicina sin presencia del gen aadA. Como se puede observar en la Fig. 3, aparecieron mutantes entre los regenerantes muestreados (calles 1-3 y 10). Una alta incidencia de regenerantes resistentes a espectinomicina como resultado de una mutación en el gen 16S rARN plastidial ha sido demostrada en varias ocasiones. primer L1 ring in Trps16, about 131 bp from the end thereof, and primer L2 ring in the plastidial genome, about 223 bp after the ZRD. Thus, if there has been integration of the genes of interest, the expected product should be 1.5 kb (Fig. 3a, lanes 4-9 and 3b, lanes 1-3). The absence of the PCR product indicates that these regenerants are spontaneous mutants capable of growing in spectinomycin without the presence of the aadA gene. As can be seen in Fig. 3, mutants appeared among the sampled regenerants (lanes 1-3 and 10). A high incidence of spectinomycin-resistant regenerants as a result of a mutation in the 16S plastidial rRNA gene has been demonstrated several times.

La obtención de líneas transformadas estables implica el cultivo de los transformantes en presencia de espectinomicina durante el tiempo necesario para que las células se dividan, al menos, entre 16 y 17 veces. Durante este tiempo los plastidios transformados tienen ventaja selectiva sobre los no transformados, aumentando en número gradualmente. Los primeros regenerantes obtenidos suelen ser totalmente verdes pero quiméricos, con sectores transformados y sin transformar debido al enmascaramiento por el tejido transgénico. Por ello es necesario, al menos, un segundo ciclo de regeneración en medio selectivo para obtener plantas homoplásmicas. Así, las hojas de los brotes transformados se cortaron en trozos de unos 3 mm de lado y se sometieron a dos o tres nuevas rondas de regeneración en medio RMOP con 500 mg/l de espectinomicina hasta conseguir la homoplasmia. Cuando las nuevas plantas regeneradas estuvieron enraizadas, se procedió al análisis mediante transferencia de Southern. Utilizando una sonda a partir de un fragmento de las zonas de recombinación homóloga (sonda SH, ver Fig. 4a) se puede confirmar una integración específica y estable de los transgenes dentro de las regiones duplicadas invertidas del plastoma y seleccionar las plantas homoplásmicas. El ADN de plantas transformadas digerido con BglII e hibridado con la sonda SH debe producir fragmentos de 6,7 o 4,9 y 1,8 kb según el vector empleado (ver Fig. 4a). En el caso de que el genoma esté sin transformar debe aparecer un fragmento de 4,5 kb. La presencia de ambos tipos de bandas indica heteroplasmia. Como se puede observar en la Fig. 4b, se obtuvieron plantas homoplásmicas en todas las construcciones. Obtaining stable transformed lines involves the cultivation of the transformants in the presence of spectinomycin for the time necessary for the cells to divide at least 16 to 17 times. During this time the transformed plastids have a selective advantage over the non-transformed ones, gradually increasing in number. The first regenerants obtained are usually totally green but chimeric, with transformed and untransformed sectors due to masking by the transgenic tissue. Therefore, it is necessary, at least, a second cycle of regeneration in selective medium to obtain homoplasmic plants. Thus, the leaves of the transformed shoots were cut into pieces of about 3 mm side and were subjected to two or three new rounds of regeneration in RMOP medium with 500 mg / l of spectinomycin until homoplasmia was achieved. When the new regenerated plants were rooted, the analysis was carried out by Southern blotting. Using a probe from a fragment of the homologous recombination zones (SH probe, see Fig. 4a) it is possible to confirm a specific and stable integration of the transgenes within the inverted duplicate regions of the plastoma and select the homoplasmic plants. Transformed plant DNA digested with BglII and hybridized with the SH probe should produce 6.7 or 4.9 and 1.8 kb fragments according to the vector used (see Fig. 4a). In the event that the genome is untransformed, a 4.5 kb fragment should appear. The presence of both types of bands indicates heteroplasmia. As can be seen in Fig. 4b, homoplasmic plants were obtained in all constructions.

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Ejemplo 4.-Detección de Trx recombinante en plantas transgénicas de tabaco. Example 4.-Detection of recombinant Trx in transgenic tobacco plants.

En primer lugar se detectó la presencia de Trx recombinante en plantas transgénicas de tabaco mediante inmunodetección con un anticuerpo anti-histidina. Se analizó la proteína total de hojas maduras de las plantas transformadas. Como se aprecia en la Fig. 5, en las plantas transformadas con los vectores pL3psbATRXf y pL3PrrnG10LTRXf se detectó una banda de 12 kDa correspondiente a la Trx f, siendo la expresión en las mismas de magnitud comparable. Sin embargo, en las líneas obtenidas con el vector pL3PrrnTRXf no se detectó Trx f mediante esta técnica, a pesar de que se cargó en el gel más proteína total que en el resto. Resultados similares se obtuvieron cuando se sobreexpresó la Trx m. Las bandas que aparecen por encima de la Trx f, de aproximadamente 23, 27 y 40 kDa, se corresponden con proteínas endógenas de la planta que reaccionan con el anticuerpo anti-histidina utilizado, ya que dichas bandas aparecen también en el extracto de planta sin transformar (Fig. 5, calle PH). First, the presence of recombinant Trx in transgenic tobacco plants was detected by immunodetection with an anti-histidine antibody. The total protein of mature leaves of the transformed plants was analyzed. As can be seen in Fig. 5, a 12 kDa band corresponding to Trx f was detected in the plants transformed with the vectors pL3psbATRXf and pL3PrrnG10LTRXf, the expression thereof being of comparable magnitude. However, in the lines obtained with the vector pL3PrrTRTRf Trx f was not detected by this technique, although more total protein was loaded in the gel than in the rest. Similar results were obtained when Trx m was overexpressed. The bands that appear above the Trx f, of approximately 23, 27 and 40 kDa, correspond to endogenous plant proteins that react with the anti-histidine antibody used, since these bands also appear in the plant extract without transform (Fig. 5, PH street).

Los factores que influyen en el rendimiento de una proteína heteróloga pueden ser transcripcionales, como la actividad del promotor; postranscripcionales, como la estabilidad del ARN mensajero o la eficiencia de la traducción; y postraduccionales, como la estabilidad de la proteína. Puesto que, a priori, la estabilidad de la proteína debería ser exactamente igual en todas las plantas obtenidas, se realizaron estudios a nivel de ARN mensajero para elucidar las causas de las diferencias de acumulación de Trx f entre líneas transgénicas. The factors that influence the performance of a heterologous protein can be transcriptional, such as promoter activity; post-transcriptional, such as messenger RNA stability or translation efficiency; and post-translational, such as protein stability. Since, a priori, the stability of the protein should be exactly the same in all the plants obtained, studies were carried out at the level of messenger RNA to elucidate the causes of the differences in accumulation of Trx f between transgenic lines.

Se extrajo ARN de hojas maduras de las plantas transformadas y se hibridó con una sonda específica de la Trx f. Los niveles de transcritos de Trx variaron entre las distintas líneas transgénicas obtenidas (Fig. 6). Se puede observar cómo la línea transformada con pL3PrrnTRXf (calles 4 y 5) tiene similar número de transcritos que la línea transformada con pL3PrrnG10LTRXf (calles 6 y 7), lo cual era de esperar, ya que las dos se encuentran bajo el control del mismo promotor Prrn. Sin embargo, cuando la Trx está dirigida por el promotor del gen psbA se produce mayor cantidad de transcrito (calles 1, 2 y 3). Mature leaves RNA was extracted from the transformed plants and hybridized with a specific Trx f probe. Trx transcript levels varied between the different transgenic lines obtained (Fig. 6). You can see how the line transformed with pL3PrrTRXf (lanes 4 and 5) has a similar number of transcripts than the line transformed with pL3PrrGG10LTRXf (lanes 6 and 7), which was expected, since both are under the control of it Prrn promoter. However, when Trx is directed by the promoter of the psbA gene, a greater amount of transcript is produced (lanes 1, 2 and 3).

En resumen, los vectores que más eficientemente han expresado Trx en cloroplastos transgénicos de tabaco han sido el pL3psbATRXm/f y pL3PrrnG10LTRXm/f (Fig. 5). Se ha comprobado que el promotor del gen psbA es muy activo en el plastidio, siendo mucho más fuerte que el Prrn (Fig. 6). Por otra parte, el RBS de la secuencia líder G10L del bacteriófago T7 es un elemento de gran eficacia en la traducción de la Trx, puesto que presentando menos transcritos de Trx f que el promotor del psbA, los niveles de proteína obtenida son similares (Figuras 5 y 6). Así, se obtienen plantas que sobreexpresan Trx m o f a diferentes niveles. In summary, the vectors that have most efficiently expressed Trx in transgenic tobacco chloroplasts have been pL3psbATRXm / f and pL3PrrnG10LTRXm / f (Fig. 5). It has been proven that the promoter of the psbA gene is very active in plastid, being much stronger than Prrn (Fig. 6). On the other hand, the RBS of the G10L leader sequence of bacteriophage T7 is an element of great efficiency in the translation of Trx, since presenting less transcripts of Trx f than the promoter of psbA, the protein levels obtained are similar (Figures 5 and 6). Thus, plants that overexpress Trx m or f are obtained at different levels.

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Ejemplo 5.-Efecto de la sobreexpresión de la Trx f sobre el metabolismo de los carbohidratos. Example 5.-Effect of overexpression of Trx f on carbohydrate metabolism.

Se muestrearon hojas jóvenes de plantas cultivadas en invernadero (fotoperiodo de 15h de luz, con temperaturas de 30/17ºC día/noche). Se recogieron muestras cada cuatro horas, durante un período de 24 horas y se guardaron congeladas a -80ºC. Los discos de hoja congelados en nitrógeno líquido se pulverizaron con la ayuda de un aparato Microdismembrator (Braun). Se homogeneizaron con 500 1l de etanol al 100% y se añadieron 500 1l de etanol al 80%. Las muestras se incubaron durante 90 min a 70ºC, y se centrifugaron (14000 rpm, 10 min). La concentración de azúcares solubles se determinó a partir del sobrenadante mediante cromatografía de alta presión (HPLC) con detección amperométrica, en un sistema DX-500 Dionex ajustado a una columna Carbo-Pac PA1 Young leaves of plants grown in the greenhouse were sampled (photoperiod of 15h light, with temperatures of 30 / 17ºC day / night). Samples were collected every four hours, over a period of 24 hours and stored frozen at -80 ° C. The leaf disks frozen in liquid nitrogen were sprayed with the aid of a Microdismembrator (Braun) apparatus. They were homogenized with 500 µl of 100% ethanol and 500 µl of 80% ethanol were added. The samples were incubated for 90 min at 70 ° C, and centrifuged (14000 rpm, 10 min). The concentration of soluble sugars was determined from the supernatant by high pressure chromatography (HPLC) with amperometric detection, in a Dionex DX-500 system fitted to a Carbo-Pac PA1 column.

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(Rolletscheck et al, 2002). La concentración de almidón se determinó en el pellet como sigue. El pellet se lavó con 1 ml de etanol 80%, se suspendió nuevamente en 400 1l de KOH 1M, se incubó durante 60 min a 95ºC y se neutralizó con 70 1l de ácido acético 1M. La medida del contenido de almidón se realizó siguiendo las indicaciones de un kit comercial (Boehringer Mannheim, Roche), basado en una hidrólisis enzimática y una determinación fotométrica de la cantidad de glucosa. Los resultados obtenidos se reflejan en la Fig. 7. Las plantas que producen mayores niveles de Trx f (PrrnG10L y PpsbA) en el cloroplasto muestran una acumulación de almidón en hojas entre 5 y 10 veces superior a la obtenida en las plantas control (Fig. 7). Además, en las hojas de estas plantas transplastómicas, no se produce una degradación nocturna del almidón, indicando que el proceso de la glucólisis podría estar también afectado. La G6PDH cataliza el primer paso del ciclo oxidativo de las pentosas fosfato y, por tanto, está involucrada en el catabolismo de los azúcares. Esta enzima es activa por la noche y se inactiva en presencia de luz por acción de las tiorredoxinas (Wenderoth et al, 1997; Wendt et al, 2000). Por ello, cabría pensar que las células de las hojas de plantas que sobreexpresan la Trx f presentan un poder reductor tan elevado que la G6PDH permanece inactiva incluso durante el periodo de oscuridad, explicando así los altos niveles de almidón que presentan las hojas de dichas plantas. También se puede observar que las plantas transgénicas construidas usando el control transcripcional del promotor Prrn, que produce muy bajos niveles de Trx f (Fig. 5, no se detectaron por Inmunodetección), tienen un comportamiento muy parecido a las plantas control en cuanto a cantidad de almidón acumulado en hoja, lo que podría explicar la ausencia de una respuesta fisiológica. (Rolletscheck et al, 2002). The starch concentration was determined in the pellet as follows. The pellet was washed with 1 ml of 80% ethanol, suspended again in 400 µl of 1M KOH, incubated for 60 min at 95 ° C and neutralized with 70 µl of 1M acetic acid. The starch content was measured according to the indications of a commercial kit (Boehringer Mannheim, Roche), based on an enzymatic hydrolysis and a photometric determination of the amount of glucose. The results obtained are reflected in Fig. 7. Plants that produce higher levels of Trx f (PrrnG10L and PpsbA) in the chloroplast show an accumulation of starch in leaves between 5 and 10 times higher than that obtained in the control plants (Fig .7). In addition, in the leaves of these transplastomic plants, there is no nocturnal degradation of starch, indicating that the glycolysis process could also be affected. G6PDH catalyzes the first step of the oxidative cycle of pentose phosphate and, therefore, is involved in the catabolism of sugars. This enzyme is active at night and is inactivated in the presence of light by the action of thioredoxins (Wenderoth et al, 1997; Wendt et al, 2000). Therefore, one might think that the cells of the leaves of plants that overexpress the Trx f have such a high reducing power that the G6PDH remains inactive even during the dark period, thus explaining the high levels of starch that the leaves of said plants present. . It can also be observed that the transgenic plants constructed using the transcriptional control of the Prrn promoter, which produces very low levels of Trx f (Fig. 5, were not detected by Immunodetection), have a behavior very similar to the control plants in terms of quantity of starch accumulated in leaf, which could explain the absence of a physiological response.

En resumen, la cantidad de almidón detectada en hoja de tabaco transgénico ronda el 6% del peso fresco. En un ensayo de variedades de tabaco hecho en Cadreita y Murieta (Navarra), la variedad control Petit Havana dio unos rendimientos medios de 1,5 t de hojas/ha, valores muy inferiores a los obtenidos con variedades comerciales en las que se podrían obtener hasta 50 t de hojas de tabaco/ha. Esto supondría, en el caso de utilizar variedades productivas, unas 3 toneladas de almidón por ha. In summary, the amount of starch detected in transgenic tobacco leaf is around 6% of the fresh weight. In a test of tobacco varieties made in Cadreita and Murieta (Navarra), the control variety Petit Havana gave average yields of 1.5 t of leaves / ha, values much lower than those obtained with commercial varieties in which they could be obtained up to 50 t of tobacco leaves / ha. This would mean, in the case of using productive varieties, about 3 tons of starch per ha.

Otra diferencia significativa entre las plantas control y las transplastómicas radica en la sacarosa que presentan las hojas de estas últimas, siendo más del doble que la de las plantas control en todos los momentos muestreados (Fig. 7). Esto podría facilitar una mayor exportación de este disacárido hacia los órganos de reserva. Así, plantas de patata o cereal que sobreexpresaran la Trx f en sus plastidios, potencialmente podrían acumular más almidón en sus tejidos de reserva (tubérculos o semillas). De todo ello se desprende el elevado interés industrial de estas plantas en cuanto a la obtención de almidón. Another significant difference between the control and transplastomic plants lies in the sucrose presented by the latter leaves, being more than double that of the control plants at all times sampled (Fig. 7). This could facilitate a greater export of this disaccharide to the reserve organs. Thus, potato or cereal plants that overexpress Trx f in their plastids could potentially accumulate more starch in their reserve tissues (tubers or seeds). From all of this, the high industrial interest of these plants in obtaining starch is evident.

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Ejemplo 6.-Obtención de Trx recombinante soluble y activa en Escherichia coli. Example 6.-Obtaining soluble and active recombinant Trx in Escherichia coli.

Dado que existen grandes similitudes entre la maquinaria de transcripción y traducción de bacterias y plastidios (Brixey et al. 1997), se comprobó la funcionalidad de los vectores diseñados para la transformación plastidial en E.coli. Dichos vectores se usaron para transformar la cepa TOP 10F’ de E.coli. Los transformantes se cultivaron en medio LB Broth con 100 mg/l de espectinomicina durante 20 h a 37ºC en agitador orbital, y se analizó la producción de Trx recombinante por inmunodetección con anticuerpo anti-histidina (Fig. 8). Todos los vectores produjeron Trx inmunorreactiva, aunque el vector que produjo más Trx en este modelo fue el pL3PrrnG10LTRXm/f, lo cual parece deberse a la presencia del RBS del gen 10 del bacteriófago T7, que es capaz de aumentar la traducción de genes exógenos en E. coli (Olins et al. 1988). De este modo, se seleccionaron las cepas con los vectores pL3PrrnG10LTRXm/f para continuar con el proceso de purificación. Since there are great similarities between the transcription and translation machinery of bacteria and plastids (Brixey et al. 1997), the functionality of the vectors designed for plastidial transformation in E.coli was verified. These vectors were used to transform E.coli TOP 10F ’strain. The transformants were cultured in LB Broth medium with 100 mg / l of spectinomycin for 20 h at 37 ° C in orbital shaker, and the production of recombinant Trx was analyzed by immunodetection with anti-histidine antibody (Fig. 8). All vectors produced immunoreactive Trx, although the vector that produced more Trx in this model was pL3PrrnG10LTRXm / f, which seems to be due to the presence of RBS of gene 10 of bacteriophage T7, which is capable of increasing the translation of exogenous genes into E. coli (Olins et al. 1988). Thus, the strains with the vectors pL3PrrnG10LTRXm / f were selected to continue the purification process.

La purificación de las Trx se llevó a cabo empleando el siguiente procedimiento. Los inóculos se cultivaron en 50 ml de medio TB Broth con 100mg/l de espectinomicina durante 12 h a 37º y en agitación, para luego diluirlos en 1,5 l del mismo medio y dejarlos a 37ºC y agitación hasta que la densidad óptica a 600 nm (DO600) alcanzó valores alrededor de 2. En ese momento se centrifugaron los cultivos para recoger las células, que se volvieron a suspender en tampón de sonicación (fosfato sódico 50mM, cloruro sódico 300mM, imidazol 25mM, glicerol al 10%, tritón X-100 al 0,5%, inhibidor de proteasas, pH 7,4) y se guardaron congeladas. Las células se sometieron a ultrasonidos y se centrifugaron a 9000 rpm durante 20 min a 4ºC. Se recogieron los sobrenadantes y se filtraron a través de un filtro de 0,45 micras. Los sobrenadantes clarificados se incubaron con la resina Ni-NTA Agarose de Quiagen durante 2 h a 4ºC en rotación. Al cabo de ese tiempo se pasó todo el volumen por una columna de purificación y posteriormente se lavó con tampón de lavado cuya composición fue idéntica al tampón de sonicación pero con una concentración de imidazol 45mM. La proteína se eluyó con el mismo tampón que contenía imidazol 300mM. Las fracciones que contenían la proteína se sometieron directamente a diálisis para eliminar cualquier traza de imidazol y se guardaron congeladas a -20ºC. Las diferentes fracciones obtenidas en el proceso de purificación se analizaron en un gel SDS-PAGE y por inmunodetección con anticuerpo anti-histidinas (Fig. 9). La concentración de la proteína purificada se cuantificó por Bradford utilizando el ensayo "Bio-Rad Protein Assay", obteniéndose aproximadamente 7 mg/l cultivo. The purification of the Trx was carried out using the following procedure. The inoculums were grown in 50 ml of Broth TB medium with 100mg / l of spectinomycin for 12 h at 37 ° and under stirring, then diluted in 1.5 l of the same medium and left at 37 ° C and shaking until the optical density at 600 nm (DO600) reached values around 2. At that time the cultures were centrifuged to collect the cells, which were resuspended in sonication buffer (50mM sodium phosphate, 300mM sodium chloride, 25mM imidazole, 10% glycerol, X-triton 100 to 0.5%, protease inhibitor, pH 7.4) and stored frozen. The cells were subjected to ultrasound and centrifuged at 9000 rpm for 20 min at 4 ° C. Supernatants were collected and filtered through a 0.45 micron filter. The clarified supernatants were incubated with the Quiagen Ni-NTA Agarose resin for 2 h at 4 ° C in rotation. After that time, the entire volume was passed through a purification column and subsequently washed with wash buffer whose composition was identical to the sonication buffer but with a concentration of 45 mM imidazole. The protein was eluted with the same buffer containing 300mM imidazole. Fractions containing the protein were directly dialyzed to remove any trace of imidazole and stored frozen at -20 ° C. The different fractions obtained in the purification process were analyzed on an SDS-PAGE gel and by immunodetection with anti-histidine antibody (Fig. 9). The concentration of the purified protein was quantified by Bradford using the "Bio-Rad Protein Assay" assay, obtaining approximately 7 mg / l culture.

Para comprobar que las Trx recombinantes producidas en E.coli mantenían su actividad oxidorreductasa, se probó su capacidad para catalizar la reducción de los puentes disulfuro de la insulina mediante adición de ditiotreitol (DTT) como agente reductor (Holmgren, 1979) (Fig. 10). A la vista de los datos, se confirmó la actividad oxidorreductasa de las Trx recombinantes. To verify that the recombinant Trx produced in E.coli maintained its oxidoreductase activity, its ability to catalyze the reduction of insulin disulfide bridges was tested by adding dithiothreitol (DTT) as a reducing agent (Holmgren, 1979) (Fig. 10 ). In view of the data, the oxidoreductase activity of the recombinant Trx was confirmed.

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Ejemplo 7.-Obtención de los plásmidos de fusión y coexpresión de las Trx con proteínas de interés. Example 7.-Obtaining the fusion plasmids and coexpression of the Trx with proteins of interest.

Fusión con HSA (pAFpsbATRXm-EK-HSA y pAFpsbATRXf-EK-HSA): A la secuencia madura de la Trx m se le eliminó el codón TAA de finalización de la traducción mediante PCR, utilizando los cebadores SacII-TRXm-5’ 5 y TRXm-SmaI-3’ (Tabla 2) sobre el molde pGEMTRXm y se clonó en un pGEMT (pGEMTRXmLTAA). Para fusionar la Trx m al extremo 5’ de la HSA, el fragmento SacII-SmaI del vector pGEMTRXmLTAA se introdujo en el vector pGEM-GPGP-EK-HSA (Del Río, resultados no publicados) digerido con dichas enzimas. Este vector intermedio pGEM-TRXm-EK-HSA se abrió con la enzima HindIII y se ligó con el fragmento HindIII correspondiente al promotor, la 5’UTR del gen psbA y el inicio de la TRX m obtenido del vector pBS-psbATRXm (descrito Fusion with HSA (pAFpsbATRXm-EK-HSA and pAFpsbATRXf-EK-HSA): The translational termination codon TAA codon was removed from the mature Trx m sequence using the SacII-TRXm-5 '5 primers and TRXm-SmaI-3 '(Table 2) on the pGEMTRXm template and was cloned into a pGEMT (pGEMTRXmLTAA). To fuse the Trx m to the 5 ’end of the HSA, the SacII-SmaI fragment of the pGEMTRXmLTAA vector was introduced into the pGEM-GPGP-EK-HSA vector (Del Rio, unpublished results) digested with said enzymes. This intermediate vector pGEM-TRXm-EK-HSA was opened with the HindIII enzyme and ligated with the HindIII fragment corresponding to the promoter, the 5’UTR of the psbA gene and the start of the TRX m obtained from the vector pBS-psbATRXm (described

10 anteriormente). El fragmento EcoRV-NotI de este vector (pGEMpsbATRXm-EK-HSA) se introdujo en el vector pAF para dar lugar al vector pAFpsbATRXm-EK-HSA (Fig. 11a). La misma estrategia se llevó a cabo para la construcción del vector pAFpsbATRXf-EK-HSA, pero utilizando los cebadores SacII-TRXf-5’ y TRXf-SmaI-3’ (Tabla 2) en la PCR de amplificación de la Trx f sin el TAA de finalización de la traducción, sobre el molde pGEMTRXf (Fig. 11b). 10 above). The EcoRV-NotI fragment of this vector (pGEMpsbATRXm-EK-HSA) was introduced into the pAF vector to give rise to the pAFpsbATRXm-EK-HSA vector (Fig. 11a). The same strategy was carried out for the construction of the pAFpsbATRXf-EK-HSA vector, but using the SacII-TRXf-5 'and TRXf-SmaI-3' primers (Table 2) in the Trx f amplification PCR without the TAA of completion of the translation, on the pGEMTRXf mold (Fig. 11b).

15 Coexpresión con HSA (pAFpsbAHSA::PrrnG10LTRXm y pAFpsbAHSA::PrrnG10LTRXf): Mediante digestión EcoRI-SacI del vector pBS-PrrnG10LTRXm se obtuvo un fragmento con el promotor PrrnG10L y la Trx m, que se introdujo en el vector pPCR2.1. Este vector intermedio pPCR2.1PrrnG10LTRXm se digirió con NotI para introducir la fusión en el vector pLDpsbAHSA (Fernández-San Millán et al, 2003), dando lugar al vector pAFpsbAHSA::PrrnG10LTRXm (Fig. 11c). Siguiendo la misma estrategia de clonación, pero partiendo del pBS15 Coexpression with HSA (pAFpsbAHSA :: PrrnG10LTRXm and pAFpsbAHSA :: PrrnG10LTRXf): By means of EcoRI-SacI digestion of the vector pBS-PrrnG10LTRXm a fragment was obtained with the PrrnG10L and Trx m promoter, which was introduced into vector p. This intermediate vector pPCR2.1PrrnG10LTRXm was digested with NotI to introduce fusion into the pLDpsbAHSA vector (Fernández-San Millán et al, 2003), giving rise to the vector pAFpsbAHSA :: PrrnG10LTRXm (Fig. 11c). Following the same cloning strategy, but starting from the pBS

20 PrrnG10LTRXf para obtener el fragmento del promotor PrrnG10L y la Trx f, se obtuvo el vector pAFpsbAHSA::PrrnG10LTRXf (Fig. 11d). 20 PrrnG10LTRXf to obtain the PrrnG10L and Trx f promoter fragment, the vector pAFpsbAHSA :: PrrnG10LTRXf (Fig. 11d) was obtained.

Fusión con CT1 (pL3psbATRXm-EK-CT1 y pL3psbATRXf-EK-CT1): Mediante digestión HindIII del vector PCR2.1psbATRXm se obtuvo el fragmento con el promotor, la 5’UTR del gen psbA y el inicio de la Trx m, que se introdujo en el pGEMTRXmLTAA para dar lugar al pGEMpsbATRXmLTAA. El sitio de reconocimiento para corte Fusion with CT1 (pL3psbATRXm-EK-CT1 and pL3psbATRXf-EK-CT1): By means of HindIII digestion of the PCR2.1psbATRXm vector the fragment was obtained with the promoter, the 5'UTR of the psbA gene and the start of the Trx m, which was introduced in the pGEMTRXmLTAA to give rise to the pGEMpsbATRXmLTAA. The recognition site for cutting

25 por enteroquinasa se obtuvo mediante digestión SmaI-SacII del vector pGEMCTB-link (Farran, resultados no publicados), y se introdujo en el extremo 3’ de la Trx m del vector pGEMpsbATRXmLTAA, dando lugar al vector pGEMpsbATRXm-EK. La secuencia madura de la hCT1 se obtuvo por digestión XbaI-NotI del vector pGEMCT1 (Farran et al, 2008), y se introdujo en el vector anterior para dar lugar al vector pGEMpsbATRXm-EK-CT1. Por restricción EcoRI de este último vector se extrajo el fragmento completo de fusión de la Trx m a la hCT1 y se 25 per enterokinase was obtained by SmaI-SacII digestion of the pGEMCTB-link vector (Farran, unpublished results), and was introduced at the 3 'end of the Trx m of the pGEMpsbATRXmLTAA vector, giving rise to the pGEMpsbATRXm-EK vector. The mature hCT1 sequence was obtained by XbaI-NotI digestion of the pGEMCT1 vector (Farran et al, 2008), and introduced into the previous vector to give rise to the pGEMpsbATRXm-EK-CT1 vector. By restriction EcoRI of this last vector, the complete fusion fragment of Trx m to hCT1 was extracted and

30 introdujo en el vector pL3 para dar lugar al vector pL3psbATRXm-EK-CT1 (Fig. 12a). La estrategia seguida para la construcción del vector pL3psbATRXf-EK-CT1 fue la misma pero partiendo del vector pGEMTRXfLTAA (Fig. 12b). 30 introduced into vector pL3 to give rise to vector pL3psbATRXm-EK-CT1 (Fig. 12a). The strategy followed for the construction of the vector pL3psbATRXf-EK-CT1 was the same but starting from the vector pGEMTRXfLTAA (Fig. 12b).

Coexpresión con CT1 (pL3PrrnG10LTRXm::psbACT1 y pL3PrrnG10LTRXf::psbACT1): El fragmento correspondiente al promotor PrrnG10L y la Trx m se obtuvo por digestión EcoRI-SacI del vector pBS-PrrnG10LTRXm, y se introdujo en el vector pPCR2.1 (pPCR2.1PrrnG10LTRXm). El fragmento NotI de este vector Coexpression with CT1 (pL3PrrnG10LTRXm :: psbACT1 and pL3PrrnG10LTRXf :: psbACT1): The fragment corresponding to the PrrnG10L and Trx m promoter was obtained by EcoRI-SacI digestion of the vector pBS-PrrnG10LTRXm, and introduced into the vector pPCR2. 1PrrGG10LTRXm). The NotI fragment of this vector

35 se clonó en el vector pL3psbACT1 (Farran et al, 2008) que expresa la hCT1 bajo el promotor y la 5’UTR del gen psbA, para finalmente obtener el vector pL3PrrnG10LTRXm::psbACT1 (Fig. 12c). La clonación del vector pL3PrrnG10LTRXf::psbACT1 se llevó a cabo de forma similar, excepto que se partió del vector pBs-PrrnG10LTRXf (Fig. 12d).35 was cloned into the vector pL3psbACT1 (Farran et al, 2008) that expresses the hCT1 under the promoter and the 5’UTR of the psbA gene, to finally obtain the vector pL3PrrnG10LTRXm :: psbACT1 (Fig. 12c). The cloning of the vector pL3PrrnG10LTRXf :: psbACT1 was carried out in a similar manner, except that it was based on the vector pBs-PrrnG10LTRXf (Fig. 12d).

Tabla 2 Cebadores utilizados en la clonación de los vectores de expresión plastidial.  Table 2 Primers used in the cloning of plastidial expression vectors.

Sitios de reconocimiento deCebadores Secuencia1 enzimas de restricción Recognition sites of Primers Sequence1 restriction enzymes

SacII-TRXm-5’SacII-TRXm-5 ’
CCGCGGAAGCTTAAATTCTTCAAGC SacII  CCGCGGAAGCTTAAATTCTTCAAGC SacII

TRXm-SmaI-3’ TRXm-SmaI-3 ’
CCCGGGCAAGAATTTCTCTATGCAGG SmaI CCCGGGCAAGAATTTCTCTATGCAGG SmaI

SacII-TRXf-5’ SacII-TRXf-5 ’
CCGCGGAAGCTTGATTGCAACC SacII CCGCGGAAGCTTGATTGCAACC SacII

TRXf-SmaI-3’ TRXf-SmaI-3 ’
CCCGGGACTTGACCGCACC SmaI CCCGGGACTTGACCGCACC SmaI

40 40
1Secuencia del cebador en orientación 5’�3’. 1 Primer sequence in orientation 5’�3 ’.

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Ejemplo 8.-Transformación de tabaco con plásmidos de fusión y coexpresión mediante bombardeo, y selección de las plantas transgénicas. Example 8.-Transformation of tobacco with fusion plasmids and coexpression by bombardment, and selection of transgenic plants.

La transformación plastidial se basó en el protocolo de Daniell (1997) descrito anteriormente. Partiendo de las plántulas in vitro obtenidas tras 2 o 3 ciclos de regeneración, se realizó una primera selección de clones 45 transgénicos por PCR con los cebadores L1 y L2 en el caso de haber usado pL3 como vector de transformación y F1 (5’- AAAACCCGTCCTCAGTTCGGATTGC-3’) y F2 (5’- CCGCGTTGTTTCATCAAGCCTTACG-3’) para el caso de haber usado pAF (resultados no mostrados). Se extrajo ADN genómico y se utilizó como molde 1 !g de ADN en The plastidial transformation was based on the Daniell protocol (1997) described above. Starting from the in vitro seedlings obtained after 2 or 3 regeneration cycles, a first selection of transgenic clones was performed by PCR with primers L1 and L2 in the case of using pL3 as a transformation vector and F1 (5'-AAAACCCGTCCTCAGTTCGGATTGC -3 ') and F2 (5'- CCGCGTTGTTTCATCAAGCCTTACG-3') in the case of using pAF (results not shown). Genomic DNA was extracted and 1 µg of DNA was used as a template in

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una PCR de 30 ciclos. Finalmente, se seleccionaron plantas homoplásmicas de todas las construcciones mediante transferencia de Southern (Fig. 13). En la Tabla 3 aparecen los distintos fragmentos generados por digestión BglII (en el caso de los vectores pL3) o HindIII (para los vectores pAF), y que hibridarán con cada una de las sondas utilizadas en la transferencia de Southern. a 30 cycle PCR. Finally, homoplasmic plants of all constructions were selected by Southern blotting (Fig. 13). Table 3 shows the different fragments generated by BglII digestion (in the case of pL3 vectors) or HindIII (for pAF vectors), and that will hybridize with each of the probes used in Southern blotting.

Tabla 3. Tamaño de los fragmentos generados en la transferencia de Southern, que hibridarán con las sondas homólogas a las zonas de recombinación. Table 3. Size of the fragments generated in the Southern blot, which will hybridize with the probes homologous to the recombination zones.

Plantas transformadas Digestión del Tamaño de bandas hibridadas (kb)Transformed plants Digestion of the size of hybridized bands (kb)

con el vector ADN genómico with the genomic DNA vector

Control PH HindIII 7.7 pAFpsbATRXm/f-EK-HSA HindIII 8.2 + 3.3 pAFpsbAHSA::PrrnG10LTRXm/f HindIII 10.2 + 1.5 Control HindIII 7.7 pAFpsbATRXm / f-EK-HSA HindIII 8.2 + 3.3 pAFpsbAHSA :: PrrnG10LTRXm / f HindIII 10.2 + 1.5

Control PH BglII 4.5 pL3psbATRXm/f-EK-CT1 BglII 4.9 + 2.5 pL3psbACT1::PrrnG10LTRXm/f BglII 5.5 + 2.1 Control PH BglII 4.5 pL3psbATRXm / f-EK-CT1 BglII 4.9 + 2.5 pL3psbACT1 :: PrrnG10LTRXm / f BglII 5.5 + 2.1

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Ejemplo 9.-Efecto de la fusión de las Trx m ó f con proteínas heterólogas. Example 9.-Effect of the fusion of Trx m or f with heterologous proteins.

En primer lugar se analizaron las cantidades de HSA acumuladas en hojas de plantas adultas cultivadas First, the amounts of accumulated HSA in grown adult plant leaves were analyzed

10 en fitotrón, de las que se extrajo la proteína total (Farran et al, 2002). Mediante inmunodetección y utilizando como anticuerpo primario un anti-HSA, se comprobó que las plantas que expresaban la HSA fusionada a cualquiera de las dos tiorredoxinas presentaba un patrón de bandas (Fig. 14a, calles 2-4) similar al observado en la muestras de plantas que expresan la HSA sola (Fig. 14a, calle 1). Se puede observar una gran cantidad de agregados de alto peso molecular, lo que podría estar indicando la acumulación, en el cloroplasto, de la proteína de fusión en cuerpos10 in phytotron, from which total protein was extracted (Farran et al, 2002). By immunodetection and using an anti-HSA as the primary antibody, it was found that the plants expressing the HSA fused to either of the two thioredoxins had a band pattern (Fig. 14a, lanes 2-4) similar to that observed in the samples of plants that express HSA alone (Fig. 14a, lane 1). A large number of high molecular weight aggregates can be observed, which could be indicating the accumulation, in the chloroplast, of the fusion protein in bodies

15 de inclusión, tal y como ocurre cuando la HSA se expresa sola (Fernández-San Millán et al, 2003). Dada la gran cantidad de proteína recombinante observada en la inmunodetección de las plantas que expresan la fusión de las Trx’s con la HSA, se analizaron las muestras mediante SDS-PAGE (Fig. 14b). En los extractos de las hojas que expresan la fusión de las Trx’s con la HSA, además de la banda correspondiente a la subunidad grande de la RuBisCo (aprox. 50 kDa), se observa una intensa banda teñida con CBB (Coomassie Brillant Blue) de un tamaño 15 of inclusion, as occurs when the HSA expresses itself (Fernández-San Millán et al, 2003). Given the large amount of recombinant protein observed in the immunodetection of plants that express the fusion of Trx’s with HSA, the samples were analyzed by SDS-PAGE (Fig. 14b). In the extracts of the leaves that express the fusion of the Trx's with the HSA, in addition to the band corresponding to the large subunit of the RuBisCo (approx. 50 kDa), an intense band stained with CBB (Coomassie Brillant Blue) of a size

20 aproximado de 80 kDa (Fig. 14b, calles 1-4). Dicha banda no aparece en los extractos de hoja de las plantas sin transformar (Fig. 14b, PH) ni en el de las plantas que expresan la HSA sola (Fig. 14b, calle 5). En estas últimas sin embargo, se puede visualizar una banda más tenue, de unos 67 kDa, correspondiente a la HSA. Estos resultados indican que se acumula una gran cantidad de proteína de fusión TrxHSA en los cloroplastos de tabaco, incluso a niveles superiores a los máximos obtenidos en las plantas que expresan la HSA sola (:11% de la proteína total;20 approximately 80 kDa (Fig. 14b, lanes 1-4). This band does not appear in leaf extracts of unprocessed plants (Fig. 14b, PH) or in those of plants that express HSA alone (Fig. 14b, lane 5). In the latter, however, a dimmer band, of about 67 kDa, corresponding to the HSA can be visualized. These results indicate that a large amount of TrxHSA fusion protein accumulates in tobacco chloroplasts, even at levels higher than the maximum obtained in plants expressing HSA alone (: 11% of the total protein;

25 Fernández-San Millán et al, 2003). Se sabe que la subunidad grande de la RuBisCo representa aproximadamente el 50% de la proteína soluble total de la hoja (Whitney et al, 1999). Si comparamos la intensidad de la banda de 80 kDa, correspondiente a la proteína de fusión TrxHSA, con la de la subunidad grande de la RuBisCo, podríamos estimar unos niveles de expresión de la Trxm/fHSA entre un 15-20% de la proteína soluble total. 25 Fernández-San Millán et al, 2003). It is known that the large subunit of the RuBisCo represents approximately 50% of the total soluble leaf protein (Whitney et al, 1999). If we compare the intensity of the 80 kDa band, corresponding to the TrxHSA fusion protein, with that of the large RuBisCo subunit, we could estimate Trxm / fHSA expression levels between 15-20% of the soluble protein total.

Algo similar ocurre cuando analizamos la fusión de las Trx con la cardiotrofina-1 humana. Estudios Something similar occurs when we analyze the fusion of Trx with human cardiotrophin-1. Studies

30 preliminares sobre la expresión de hCT1 en cloroplastos de tabaco demostraron que la rhCT1 se acumulaba a altos niveles (:3% de la proteína soluble total) en hojas jóvenes, y se conseguía duplicar estos niveles sometiendo a las plantas a 32 horas de luz continua (Farran et al, 2008). Mediante inmunodetección y utilizando como anticuerpo primario un monoclonal frente a hCT1, se comprobó que las plantas que expresaban la hCT1 fusionada a cualquiera de las dos tiorredoxinas (Trxm/fCT1) presentaba mayores niveles de rhCT1 que las plantas control Preliminary 30 on the expression of hCT1 in tobacco chloroplasts showed that rhCT1 accumulated at high levels (: 3% of the total soluble protein) in young leaves, and these levels were doubled by subjecting the plants to 32 hours of continuous light (Farran et al, 2008). By immunodetection and using a monoclonal against hCT1 as the primary antibody, it was found that plants expressing fused hCT1 to either of the two thioredoxins (Trxm / fCT1) had higher levels of rhCT1 than control plants

35 (CT1), independientemente de la condición lumínica utilizada (Fig. 15). 35 (CT1), regardless of the light condition used (Fig. 15).

Por lo que podemos concluir que la fusión de cualquiera de las Trx con una proteína heteróloga So we can conclude that the fusion of any of the Trx with a heterologous protein

cualquiera, proporciona una mayor estabilidad a la proteína de interés, que se traduce en una mayor acumulación anyone, provides greater stability to the protein of interest, which results in greater accumulation

de la misma incluso en hojas maduras y sin necesidad de someter a las plantas a condiciones de luz continua. of the same even in mature leaves and without needing to subject the plants to continuous light conditions.

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Ejemplo 10.- Efecto de la coexpresión de las Trx m ó f con albúmina sérica humana. Los agregadosExample 10.- Effect of coexpression of Trx m or f with human serum albumin. Aggregates

40 que forman la HSA sola (Fernández-San Millán et al, 2003) o fusionada a Trx (ejemplo 9) expresadas en cloroplastos de tabaco, desaparecen cuando la albúmina es co-expresada con alguna de las tiorredoxinas (Fig. 40 that form the HSA alone (Fernández-San Millán et al, 2003) or fused to Trx (example 9) expressed in tobacco chloroplasts, disappear when albumin is co-expressed with any of the thioredoxins (Fig.

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14a, calles 5-7), sugiriendo un posible papel de las Trx en la solubilización de los cuerpos de inclusión de HSA. Resultados similares han sido descritos por otros autores utilizando la TrxA bacteriana y en sistemas de expresión unicelulares (Yuan et al, 2004). Además, parece que la expresión de la tiorredoxina en forma libre o fusionada tiene diferente modo de acción sobre la solubilidad de las proteínas recombinantes, lo que explicaría el hecho de que5 sólo se consiga la disolución de los agregados cuando se coexpresan ambas proteínas. Aunque la formación de cuerpos de inclusión puede suponer por un lado una disminución de la proteolisis en proteínas recombinantes (Enfors, 1992), y puede facilitar la purificación de las mismas; por otro lado requiere un replegamiento in vitro que no siempre garantiza la conformación nativa de la proteína, supone una disminución del rendimiento y un encarecimiento del proceso. Por lo que en muchos casos puede resultar interesante disponer de un sistema de 14a, lanes 5-7), suggesting a possible role of Trx in the solubilization of HSA inclusion bodies. Similar results have been described by other authors using bacterial TrxA and in unicellular expression systems (Yuan et al, 2004). Furthermore, it seems that the expression of thioredoxin in free or fused form has a different mode of action on the solubility of recombinant proteins, which would explain the fact that only the dissolution of the aggregates is achieved when both proteins are coexpressed. Although the formation of inclusion bodies can suppose on the one hand a decrease in proteolysis in recombinant proteins (Enfors, 1992), and can facilitate their purification; On the other hand, it requires an in vitro refolding that does not always guarantee the native conformation of the protein, it implies a decrease in yield and an increase in the process. So in many cases it may be interesting to have a system of

10 solubilización para la expresión de proteínas heterólogas en los cloroplastos de cualquier organismo fotosintético. 10 solubilization for the expression of heterologous proteins in the chloroplasts of any photosynthetic organism.

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Ejemplo 11-Bioactividad de la cardiotrofina-1 humana recombinante obtenida con la fusión o coexpresión de las Trx. Example 11-Bioactivity of recombinant human cardiotrophin-1 obtained with the fusion or coexpression of Trx.

Para estudiar la funcionalidad de la rhCT1 producida en cloroplastos de tabaco, se estudió su capacidad para inducir la fosforilación del factor de transcripción STAT-3. El ensayo se llevó a cabo en la línea HepG2 de 15 hepatocarcinoma humano. Los extractos de las células estimuladas se analizaron mediante inmunodetección con anticuerpos específicos de la forma fosforilada de STAT-3 (Figura16). Como control negativo se utilizó extracto proteico de tabaco sin transformar y como positivo se utilizó hCT1 comercial (PrepoTech) sola o añadida al extracto crudo de tabaco sin transformar (Fig. 16a). Cuando el bioensayo se realizó con la rhCT1 obtenida a partir de las distintas plantas transformadas, se vio que ésta era capaz de inducir la fosforilación de STAT-3 To study the functionality of rhCT1 produced in tobacco chloroplasts, its ability to induce phosphorylation of the STAT-3 transcription factor was studied. The assay was carried out in the HepG2 line of human hepatocarcinoma. Extracts from stimulated cells were analyzed by immunodetection with antibodies specific for the phosphorylated form of STAT-3 (Figure 16). As a negative control, unprocessed tobacco protein extract was used and as a positive commercial hCT1 (PrepoTech) alone or added to the raw unprocessed tobacco extract was used (Fig. 16a). When the bioassay was performed with rhCT1 obtained from the different transformed plants, it was found that it was capable of inducing the phosphorylation of STAT-3

20 independientemente del extracto de planta utilizado (Fig. 16b). Sin embargo, dicha fosforilación fue mucho más intensa en el caso de las células estimuladas con extracto de plantas que expresaban la CT1 fusionada o coexpresada con cualquiera de las tiorredoxinas cloroplásticas probadas, sugiriendo que las tiorredoxinas pueden jugar un papel importante en mejorar la bioactividad de la rhCT1 producida en cloroplastos de hojas de tabaco. 20 regardless of the plant extract used (Fig. 16b). However, said phosphorylation was much more intense in the case of cells stimulated with plant extract expressing the fused or coexpressed CT1 with any of the chloroplastic thioredoxins tested, suggesting that thioredoxins may play an important role in improving the bioactivity of the rhCT1 produced in chloroplasts of tobacco leaves.

ES 2 384 777 Al ES 2 384 777 Al

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. one.
Vector de coexpresión plastidial derivado de un plásmido que comprende un fragmento de ADN que codifica tiorredoxina f o su precursor seleccionado del grupo formado por: SEQ ID Nº:1 y codón de inicio ATG unido a SEQ ID Nº:3, unido operativamente al promotor Prrn y a la secuencia del sitio de unión al ribosoma (RBS) de la región líder del gen 10 del bacteriófago T7 (G10L); y una secuencia que codifica una proteína heteróloga, unida operativamente al promotor psbA de Nicotiana tabacum. Plastidial coexpression vector derived from a plasmid comprising a DNA fragment encoding thioredoxin fo its precursor selected from the group consisting of: SEQ ID No. 1 and ATG start codon linked to SEQ ID No. 3, operatively linked to the Prrn promoter the sequence of the ribosome binding site (RBS) of the leading region of gene 10 of bacteriophage T7 (G10L); and a sequence encoding a heterologous protein, operably linked to the psic promoter of Nicotiana tabacum.
2. 2.
Vector según la reivindicación 1 derivado del plásmido pAF, en el que la proteína heteróloga codificada es la albúmina sérica humana (HSA), unida operativamente al promotor psbA de Nicotiana tabacum, que es el plásmido representado como pAFpsbAHSA::PrrnG10L TRXf. Vector according to claim 1 derived from plasmid pAF, wherein the heterologous protein encoded is human serum albumin (HSA), operably linked to the psbA promoter of Nicotiana tabacum, which is the plasmid represented as pAFpsbAHSA :: PrrnG10L TRXf.
3. 3.
Vector según la reivindicación 1 derivado del plásmido pL3, en el que la proteína heteróloga codificada es la cardiotrofina-1 humana (hCT1), que es el plásmido representado como pL3PrrnG10LTRXf::psbAhCT1 . Vector according to claim 1 derived from plasmid pL3, wherein the heterologous protein encoded is human cardiotrophin-1 (hCT1), which is the plasmid represented as pL3PrrnG10LTRXf :: psbAhCT1.
4. Four.
Un organismo hospedador transformado con un vector plastidial según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3. A host organism transformed with a plastidial vector according to any one of claims 1-3.
5. 5.
Organismo hospedador según la reivindicación 4, que consiste en una planta transgénica, sus semillas o material de propagación, caracterizada por que su genoma plastidial lleva integrada la secuencia comprendida entre las secuencias de recombinación homóloga de los vectores según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3. Host organism according to claim 4, consisting of a transgenic plant, its seeds or propagation material, characterized in that its plastidial genome has integrated the sequence between the homologous recombination sequences of the vectors according to any one of claims 1-3 .
6. 6.
Planta transgénica según la reivindicación 5, cuyo genoma plastidial lleva integrada la secuencia comprendida entre las secuencias de recombinación homóloga del vector de la reivindicación 2. Transgenic plant according to claim 5, whose plastidial genome has integrated the sequence comprised between the homologous recombination sequences of the vector of claim 2.
7. 7.
Planta transgénica según la reivindicación 5, cuyo genoma plastidial lleva integrado la secuencia comprendida entre las secuencias de recombinación homóloga del vector de la reivindicación 3. Transgenic plant according to claim 5, whose plastidial genome has integrated the sequence between the homologous recombination sequences of the vector of claim 3.
8. 8.
Planta transgénica según una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, perteneciente a las especies Nicotiana tabacum o Solanum tuberosum. Transgenic plant according to any one of claims 5-7, belonging to the species Nicotiana tabacum or Solanum tuberosum.
9. 9.
Método de obtención de las plantas transgénicas de las reivindicaciones 5-8, que comprende la integración de un vector de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, por cualquier medio apropiado, en el plastoma de una planta. Method of obtaining the transgenic plants of claims 5-8, comprising the integration of a vector of any one of claims 1-3, by any appropriate means, into the plastoma of a plant.
10. Método según la reivindicación 11, que comprende las siguientes etapas: 10. Method according to claim 11, comprising the following steps: a) bombardeo de hojas cultivadas in vitro con una pistola de genes cargada con el vector de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3; a) bombardment of in vitro grown leaves with a gene gun loaded with the vector of any one of claims 1-3; b) obtención de los primeros transformantes regenerados en medio de cultivo suplementado con un antibiótico frente al cual confiera resistencia el vector bombardeado; b) obtaining the first regenerated transformants in culture medium supplemented with an antibiotic against which the bombed vector confers resistance; c) realización de, al menos, un segundo ciclo de regeneración en medio selectivo con el mismo antibiótico, para obtener plantas homoplásmicas; c) realization of at least a second regeneration cycle in selective medium with the same antibiotic, to obtain homoplasmic plants; d) selección de las plantas homoplásmicas mediante cualquier método de selección de ADN por tamaños. d) selection of homoplasmic plants by any method of selecting DNA by size.
11. eleven.
Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que, las hojas proceden de las especies Nicotiana tabacum o Solanum tuberosum y el antibiótico utilizado es espectinomicina. Method according to any one of claims 9-10, wherein the leaves come from the species Nicotiana tabacum or Solanum tuberosum and the antibiotic used is spectinomycin.
12. 12.
Uso de una planta transgénica transformada con un vector de expresión plastidial recombinante que comprende: un fragmento de ácido nucleico que codifica un polipéptido seleccionado del grupo formado por: precursor de tiorredoxina f, tiorredoxina f madura; y, adicionalmente, secuencias de recombinación homóloga que permiten dirigir la inserción en el genoma plastidial de los fragmentos comprendidos entre ellas, un promotor constitutivo endógeno plastidial y una secuencia inductora de la traducción; seleccionándose dicho vector del grupo formado por el plásmido pL3psbATRXf y el plásmido pL3PrrnG10LTRXf, para aumentar las cantidades de almidón y sacarosa acumuladas en la planta, siendo dichas cantidades hasta 10 veces superiores a las acumuladas en los mismos tejidos u órganos de las plantas silvestres correspondientes, cultivadas en condiciones idénticas. Use of a transgenic plant transformed with a recombinant plastidial expression vector comprising: a nucleic acid fragment encoding a polypeptide selected from the group consisting of: thioredoxin f precursor, mature thioredoxin f; and, additionally, homologous recombination sequences that allow the insertion into the plastidial genome of the fragments comprised between them, an endogenous plastidial constitutive promoter and a translation inducing sequence; said vector being selected from the group formed by plasmid pL3psbATRXf and plasmid pL3PrrnG10LTRXf, to increase the amounts of starch and sucrose accumulated in the plant, said amounts being up to 10 times higher than those accumulated in the same tissues or organs of the corresponding wild plants, grown under identical conditions.
13. 13.
Uso de la planta transgénica descrita en la reivindicación 8, para la producción de proteína cardiotrofina-1 humana recombinante de bioactividad incrementada en al menos el doble respecto a la proteína cardiotrofina-1 humana expresada sola en cloroplastos. Use of the transgenic plant described in claim 8, for the production of recombinant human cardiotrophin-1 protein of bioactivity increased by at least double the human cardiotrophin-1 protein expressed alone in chloroplasts.
14. 14.
Composición farmacéutica que comprende la proteína recombinante obtenida a partir de la planta transgénica descrita en la reivindicación 8, junto con un adjuvante y/o un vehículo farmacéuticamente aceptable. Pharmaceutical composition comprising the recombinant protein obtained from the transgenic plant described in claim 8, together with an adjuvant and / or a pharmaceutically acceptable carrier.
15. fifteen.
Procedimiento para sobreexpresar proteínas heterólogas en forma soluble y activa, que comprende las siguientes etapas: Method for overexpressing heterologous proteins in soluble and active form, comprising the following steps:
ES 2 384 777 Al ES 2 384 777 Al a) obtener el vector de coexpresión plastidial descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3; b) transformar un organismo hospedador bacteriano o una planta con el vector de la etapa a). a) obtaining the plastidial coexpression vector described in any one of claims 1-3; b) transform a bacterial host organism or a plant with the vector of step a). 5 16. Procedimiento según la reivindicación 15 para sobreexpresar HSA, en el que: a) el vector de coexpresión es el descrito en la reivindicación 2; y b) el organismo hospedador es la planta transgénica descrita en la reivindicación 6. 16. A method according to claim 15 for overexpressing HSA, wherein: a) the co-expression vector is that described in claim 2; Y b) the host organism is the transgenic plant described in claim 6.
17. Procedimiento según la reivindicación 15 para sobreexpresar hCT1, en el que: 17. Method according to claim 15 for overexpressing hCT1, wherein: a) el vector de coexpresión es el descrito en la reivindicación 3; y 10 b) el organismo hospedador es la planta transgénica descrita en la reivindicación 7. a) the co-expression vector is that described in claim 3; and 10 b) the host organism is the transgenic plant described in claim 7. 18. Método de producción de proteínas heterólogas biológicamente activas y/o en su conformación nativa, que comprende: 18. Method of production of biologically active heterologous proteins and / or in their native conformation, comprising: a) cultivar las plantas transgénicas descritas en las reivindicaciones 5-8, en condiciones apropiadas para su crecimiento; a) cultivating the transgenic plants described in claims 5-8, under appropriate conditions for their growth; 15 b) separar las partes verdes de la planta; 15 b) separate the green parts of the plant; c) purificar la proteína heteróloga utilizando técnicas de cromatografía de afinidad, de separación por tamaños con un patrón o de intercambio iónico. c) purify the heterologous protein using affinity chromatography, size separation with a standard or ion exchange techniques. 19. Método según la reivindicación 18 para producir albúmina sérica humana recombinante en forma soluble y conformación nativa, en el que la planta transgénica de la etapa a) es la descrita en la reivindicación 6. 19. Method according to claim 18 for producing recombinant human serum albumin in soluble form and native conformation, wherein the transgenic plant of step a) is that described in claim 6. LISTADO DE SECUENCIAS  SEQUENCE LIST <110> UNIVERSIDAD PÚBLICA DE NAVARRA-CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS <110> PUBLIC UNIVERSITY OF NAVARRA-SUPERIOR COUNCIL OF SCIENTIFIC RESEARCH <120> Tiorredoxinas plastidiales: sobreexpresión y aplicacionesbiotecnológicas <120> Plastidial thioredoxins: overexpression and biotechnological applications <130> P-100710 <130> P-100710 <160> 8 <160> 8 <170> PatentIn version 3.3 <170> PatentIn version 3.3 <210> 1 <210> 1 <211> 528 <211> 528 <212> DNA <212> DNA <213> Nicotiana tabacum <213> Nicotiana tabacum <220> <220> <221> CDS <221> CDS <222> (1)..(528)<222> (1) .. (528) <223> ADN codificante de proteína precursora de Trx f <223> Trx f precursor protein coding DNA <220> <220> <221> Péptido de tránsito<221> Transit Peptide <222> (1)..(165)<222> (1) .. (165) <223> ADN codificante de péptido de tránsito <223> Transit peptide coding DNA <400> 1 atg gcg ttg caa gtg caa gta aac ggc gta tcc ttg aag cct tca acg 48 Met Ala Leu Gln Val Gln Val Asn Gly Val Ser Leu Lys Pro Ser Thr1 5 10 15 <400> 1 atg gcg ttg caa gtg caa gta aac ggc gta tcc ttg aag cct tca acg 48 Met Ala Leu Gln Val Gln Val Asn Gly Val Ser Leu Lys Pro Ser Thr1 5 10 15 gtg cct tca tct tct gca tgg agg tcc agc aag caa tca gtg gtc tgc 96 Val Pro Ser Ser Ser Ala Trp Arg Ser Ser Lys Gln Ser Val Val Cysgtg cct tca tct tct gca tgg agg tcc agc aag caa tca gtg gtc tgc 96 Val Pro Ser Be Ser Wing Trp Arg Ser Ser Lys Gln Ser Val Val Cys 20 25 30 20 25 30 gtt gca gga gat tat ggc ttt tcg cct agg gtt ttt aac aac agg ggg 144 Val Ala Gly Asp Tyr Gly Phe Ser Pro Arg Val Phe Asn Asn Arg Glygtt gca gga gat tat ggc ttt tcg cct agg gtt ttt aac aac agg ggg 144 Val Wing Gly Asp Tyr Gly Phe Ser Pro Arg Val Phe Asn Asn Arg Gly 35 40 45 35 40 45 ctg agt ttg aag gtg aag tgt agc tcc gat gct act gct act acc agt 192 Leu Ser Leu Lys Val Lys Cys Ser Ser Asp Ala Thr Ala Thr Thr Serctg agt ttg aag gtg aag tgt agc tcc gat gct act gct act acc agt 192 Leu Ser Leu Lys Val Lys Cys Ser Ser Asp Wing Thr Wing Thr Thr Ser 50 55 60 50 55 60 gtg acg gta ggg cag gtg act gaa gtt tgt aaa gat acc ttt tgg cct 240 Val Thr Val Gly Gln Val Thr Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro65 70 75 80 gtg acg gta ggg cag gtg act gaa gtt tgt aaa gat acc ttt tgg cct 240 Val Thr Val Gly Gln Val Thr Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro65 70 75 80 att gtt gaa gct gcc ggt gat aaa act gtc gta gtt gac atg tac act 288 Ile Val Glu Ala Ala Gly Asp Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thratt gtt gaa gct gcc ggt gat aaa act gtc gta gtt gac atg tac act 288 Ile Val Glu Ala Wing Gly Asp Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr 85 90 95 85 90 95 cag tgg tgt ggt cct tgc aaa gtg att gct cca aag ttt caa gaa ctg 336 Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys Val Ile Ala Pro Lys Phe Gln Glu Leucag tgg tgt ggt cct tgc aaa gtg att gct cca aag ttt caa gaa ctg 336 Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys Val Ile Wing Pro Lys Phe Gln Glu Leu 100 105 110 100 105 110
tcg aag aat tat aat gac gtg gtc ttt ctg aag ctt gat tgc aac cagSer Lys Asn Tyr Asn Asp Val Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln115 120 125 gat aat agg cca cta gcc aag gaa cta ggc ata aag gtg gtt cca acgAsp Asn Arg Pro Leu Ala Lys Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr130 135 140 ttc aag att ctg aag aat aat aag gtc gtt aaa gaa gtc act gga gcaPhe Lys Ile Leu Lys Asn Asn Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala145 150 155 160 aaa ctt gat aat tta ata gcg gca att gag gat gtg cgg tca agt taaLys Leu Asp Asn Leu Ile Ala Ala Ile Glu Asp Val Arg Ser Ser165 170 175 tcg aag aat tat aat gac gtg gtc ttt ctg aag ctt gat tgc aac cagSer Lys Asn Tyr Asn Asp Val Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln115 120 125 gat aat agg cca cta gcc aag gaa cta ggc ata aag gtg As Arg Pro Leu Ala Lys Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr130 135 140 ttc aag att ctg aag aat aat aag gtc gtt aaa gaa gtc act gga gcaPhe Lys Ile Leu Lys Asn Asn Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala145 150 155 160 aaa ctt gat aat tta ata gcg gca att gag gat gtg cgg tca agt taaLys Leu Asp Asn Leu Ile Wing Ile Glu Asp Val Arg Ser Ser165 170 175
384 432 480 528 384 432 480 528
<210> 2 <211> 175 <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <400> 2 Met Ala Leu Gln Val Gln Val Asn Gly Val Ser Leu Lys Pro Ser Thr1 5 10 15 <210> 2 <211> 175 <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <400> 2 Met Ala Leu Gln Val Gln Val Asn Gly Val Ser Leu Lys Pro Ser Thr1 5 10 15
Val Pro Ser Ser Ser Ala Trp Arg Ser Ser Lys Gln Ser Val Val Cys20 25 30 Val Pro Be Be Be Wing Trp Arg Be Be Lys Gln Be Val Val Cys20 25 30
Val Ala Gly Asp Tyr Gly Phe Ser Pro Arg Val Phe Asn Asn Arg Gly35 40 45 Val Wing Gly Asp Tyr Gly Phe Ser Pro Arg Val Phe Asn Asn Arg Gly35 40 45
Leu Ser Leu Lys Val Lys Cys Ser Ser Asp Ala Thr Ala Thr Thr Ser50 55 60 Leu Ser Leu Lys Val Lys Cys Ser Ser Asp Ala Thr Ala Thr Thr Ser50 55 60
Val Thr Val Gly Gln Val Thr Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro65 70 75 80 Val Thr Val Gly Gln Val Thr Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro65 70 75 80
Ile Val Glu Ala Ala Gly Asp Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr85 90 95 Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys Val Ile Ala Pro Lys Phe Gln Glu Leu100 105 110 Ile Val Glu Ala Wing Gly Asp Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr85 90 95 Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys Val Ile Pro Wing Lys Phe Gln Glu Leu100 105 110
Ser Lys Asn Tyr Asn Asp Val Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln115 120 125 Ser Lys Asn Tyr Asn Asp Val Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln115 120 125
Asp Asn Arg Pro Leu Ala Lys Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr130 135 140 Asp Asn Arg Pro Leu Wing Lys Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr130 135 140
Phe Lys Ile Leu Lys Asn Asn Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala145 150 155 160 Phe Lys Ile Leu Lys Asn Asn Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala145 150 155 160
Lys Leu Asp Asn Leu Ile Ala Ala Ile Glu Asp Val Arg Ser Ser165 170 175 Lys Leu Asp Asn Leu Ile Wing Ile Glu Asp Val Arg Ser Ser165 170 175 <210> 3 <210> 3 <211> 363 <211> 363 <212> DNA <212> DNA <213> Nicotiana tabacum <213> Nicotiana tabacum <220> <220> <221> CDS <221> CDS <222> (1)..(363)<222> (1) .. (363) <223> ADN codificante de proteína Trx f madura <223> Mature Trx f protein coding DNA <400> 3 agc tcc gat gct act gct act acc agt gtg acg gta ggg cag gtg act 48 Ser Ser Asp Ala Thr Ala Thr Thr Ser Val Thr Val Gly Gln Val Thr1 5 10 15 <400> 3 agc tcc gat gct act gct act acc agt gtg acg gta ggg cag gtg act 48 Ser Ser Asp Ala Thr Ala Thr Thr Ser Val Thr Val Gly Gln Val Thr1 5 10 15 gaa gtt tgt aaa gat acc ttt tgg cct att gtt gaa gct gcc ggt gat 96 Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro Ile Val Glu Ala Ala Gly Aspgaa gtt tgt aaa gat acc ttt tgg cct att gtt gaa gct gcc ggt gat 96 Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro Ile Val Glu Ala Wing Gly Asp 20 25 30 20 25 30 aaa act gtc gta gtt gac atg tac act cag tgg tgt ggt cct tgc aaa 144 Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lysaaa act gtc gta gtt gac atg tac act cag tgg tgt ggt cct tgc aaa 144 Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys 35 40 45 35 40 45 gtg att gct cca aag ttt caa gaa ctg tcg aag aat tat aat gac gtg 192 Val Ile Ala Pro Lys Phe Gln Glu Leu Ser Lys Asn Tyr Asn Asp Valgtg att gct cca aag ttt caa gaa ctg tcg aag aat tat aat gac gtg 192 Val Ile Wing Pro Lys Phe Gln Glu Leu Ser Lys Asn Tyr Asn Asp Val 50 55 60 50 55 60 gtc ttt ctg aag ctt gat tgc aac cag gat aat agg cca cta gcc aag 240 Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln Asp Asn Arg Pro Leu Ala Lys65 70 75 80 gtc ttt ctg aag ctt gat tgc aac cag gat aat agg cca cta gcc aag 240 Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln Asp Asn Arg Pro Leu Wing Lys65 70 75 80 gaa cta ggc ata aag gtg gtt cca acg ttc aag att ctg aag aat aat 288 Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr Phe Lys Ile Leu Lys Asn Asngaa cta ggc ata aag gtg gtt cca acg ttc aag att ctg aag aat aat 288 Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr Phe Lys Ile Leu Lys Asn Asn 85 90 95 aag gtc gtt aaa gaa gtc act gga gca aaa ctt gat aat tta ata gcg 336 Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala Lys Leu Asp Asn Leu Ile Ala85 90 95 aag gtc gtt aaa gaa gtc act gga gca aaa ctt gat aat tta ata gcg 336 Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala Lys Leu Asp Asn Leu Ile Ala 100 105 110 100 105 110 gca att gag gat gtg cgg tca agt taa 363 Ala Ile Glu Asp Val Arg Ser Sergca att gag gat gtg cgg tca agt taa 363 Ile Glu Asp Val Arg Ser Ser 115 120 115 120 <210> 4 <210> 4 <211> 120 <211> 120 <212> PRT <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <213> Nicotiana tabacum <400> 4 <400> 4 Ser Ser Asp Ala Thr Ala Thr Thr Ser Val Thr Val Gly Gln Val Thr1 5 10 15 Be Be Asp Wing Thr Wing Thr Thr Be Val Thr Val Gly Gln Val Thr1 5 10 15 Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro Ile Val Glu Ala Ala Gly Asp20 25 30 Glu Val Cys Lys Asp Thr Phe Trp Pro Ile Val Glu Ala Wing Gly Asp20 25 30 Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys35 40 45 Lys Thr Val Val Val Asp Met Tyr Thr Gln Trp Cys Gly Pro Cys Lys35 40 45 Val Ile Ala Pro Lys Phe Gln Glu Leu Ser Lys Asn Tyr Asn Asp Val50 55 60 Val Ile Ala Pro Lys Phe Gln Glu Leu Ser Lys Asn Tyr Asn Asp Val50 55 60 Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln Asp Asn Arg Pro Leu Ala Lys65 70 75 80 Val Phe Leu Lys Leu Asp Cys Asn Gln Asp Asn Arg Pro Leu Wing Lys65 70 75 80 Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr Phe Lys Ile Leu Lys Asn Asn85 90 95 Glu Leu Gly Ile Lys Val Val Pro Thr Phe Lys Ile Leu Lys Asn Asn85 90 95 Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala Lys Leu Asp Asn Leu Ile Ala100 105 110 Lys Val Val Lys Glu Val Thr Gly Ala Lys Leu Asp Asn Leu Ile Ala100 105 110 Ala Ile Glu Asp Val Arg Ser Ser115 120 Ile Glu Asp Wing Val Arg Ser Ser115 120 <210> 5 <210> 5 <211> 513 <211> 513 <212> DNA <212> DNA <213> Nicotiana tabacum <213> Nicotiana tabacum <220> <220> <221> CDS <221> CDS <222> (1)..(513)<222> (1) .. (513) <223> ADN codificante de proteína precursora de Trx m <223> Trx m precursor protein coding DNA <220> <220> <221> Péptido de tránsito<221> Transit Peptide <222> (1)..(174)<222> (1) .. (174) <223> ADN codificante de péptido de tránsito<223> Transit peptide coding DNA <400> 5 cct tcg gca ctg ccg tcg tcg tca ctg gct ccg gta gcc ggt tct tcc 48 Pro Ser Ala Leu Pro Ser Ser Ser Leu Ala Pro Val Ala Gly Ser Ser1 5 10 15 <400> 5 cct tcg gca ctg ccg tcg tcg tca ctg gct ccg gta gcc ggt tct tcc 48 Pro Ser Ala Leu Pro Ser Ser Ser Leu Ala Pro Val Ala Gly Ser Ser1 5 10 15 ttc tca agt cct cgt tcc tcc gtt aga ttc tct caa ttc aga ggc ctt 96 Phe Ser Ser Pro Arg Ser Ser Val Arg Phe Ser Gln Phe Arg Gly Leuttc tca agt cct cgt tcc tcc gtt aga ttc tct caa ttc aga ggc ctt 96 Phe Be Ser Pro Arg Be Ser Val Arg Phe Ser Gln Phe Arg Gly Leu 20 25 30 20 25 30 aag atc cag tca act cgc tca tcc gtc tcc act acc tca tgc tca aaa 144 Lys Ile Gln Ser Thr Arg Ser Ser Val Ser Thr Thr Ser Cys Ser Lysaag atc cag tca act cgc tca tcc gtc tcc act acc tca tgc tca aaa 144 Lys Ile Gln Ser Thr Arg Ser Ser Val Ser Thr Thr Ser Cys Ser Lys 35 40 45 35 40 45 atc att ccc gga cga gct cga atc gtc tgc gaa gcg caa aat act gcc 192 Ile Ile Pro Gly Arg Ala Arg Ile Val Cys Glu Ala Gln Asn Thr Alaatc att ccc gga cga gct cga atc gtc tgc gaa gcg caa aat act gcc 192 Ile Ile Pro Gly Arg Ala Arg Ile Val Cys Glu Ala Gln Asn Thr Ala 50 55 60 50 55 60
ctt gaa gtg ggt gct gtt aat gat aaa aca tgg aag tca ctt gtt gtaLeu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr Trp Lys Ser Leu Val Val65 70 75 80 gag tct gat ata cct gtc ctg gtt gaa ttt tgg gct ccg tgg tgt ggtGlu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe Trp Ala Pro Trp Cys Gly85 90 95 cca tgc cga atg atc cac ccg gtc att gat gaa ctg gca aag gaa tatPro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp Glu Leu Ala Lys Glu Tyr100 105 110 gct ggc aag ctt aaa ttc ttc aag ctg aac acg gac gaa agc cct tccAla Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn Thr Asp Glu Ser Pro Ser115 120 125 aca gca acc gaa ttg ggg att cga agc atc cca act gtg atg att ttcThr Ala Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile Pro Thr Val Met Ile Phe130 135 140 aag aat gga gag aag aaa gat gca gtc att ggt gca gtt cct aaa tcaLys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile Gly Ala Val Pro Lys Ser145 150 155 160 aca cta acc acc tgc ata gag aaa ttc ttg taaThr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu165 170 ctt gaa gtg ggt gct gtt aat gat aaa here tgg aag tca ctt gtt gtaLeu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr Trp Lys Ser Leu Val Val65 70 75 80 gag tct gat ata cct gtc ctg gtt gaa ttt tgg gct ccg tgg tgt ggt Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe Trp Pro Wing Trp Cys Gly85 90 95 cca tgc cga atg atc cac ccg gtc att gat gaa ctg gca aag gaa tatPro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp Glu Leu Wing Lys Glu Tyr100 105 110 gct ggc aag ctt aaa ttc ttc aag ctg aac acg gac gaa agc cct tccAla Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn Thr Asp Glu Ser Pro Ser115 120 125 here gca acc gaa ttg ggg att cga agc atc cca act ttt athr Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile Pro Thr Val Met Ile Phe130 135 140 aag aat gga gag aag aaa gat gca gtc att ggt gca gtt cct aaa tcaLys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile Gly Ala Val Pro Lys Ser145 150 155 160 here cta acc acc tgc ata gag aaa ttc ttg taaThr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu165 170
240 288 336 384 432 480 513 240 288 336 384 432 480 513
<210> 6 <211> 170 <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <400> 6 Pro Ser Ala Leu Pro Ser Ser Ser Leu Ala Pro Val Ala Gly Ser Ser1 5 10 15 <210> 6 <211> 170 <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <400> 6 Pro Ser Ala Leu Pro Ser Ser Ser Leu Ala Pro Val Ala Gly Ser Ser1 5 10 15
Phe Ser Ser Pro Arg Ser Ser Val Arg Phe Ser Gln Phe Arg Gly Leu20 25 30 Phe Be Be Pro Arg Be Be Val Arg Phe Be Gln Phe Arg Gly Leu20 25 30
Lys Ile Gln Ser Thr Arg Ser Ser Val Ser Thr Thr Ser Cys Ser Lys35 40 45 Lys Ile Gln Ser Thr Arg Ser Ser Val Ser Thr Thr Ser Cys Ser Lys35 40 45
Ile Ile Pro Gly Arg Ala Arg Ile Val Cys Glu Ala Gln Asn Thr Ala50 55 60 Ile Ile Pro Gly Arg Ala Arg Ile Val Cys Glu Ala Gln Asn Thr Ala50 55 60
Leu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr Trp Lys Ser Leu Val Val65 70 75 80 Leu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr Trp Lys Ser Leu Val Val65 70 75 80
Glu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe Trp Ala Pro Trp Cys Gly85 90 95 Glu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe Trp Wing Pro Trp Cys Gly85 90 95
Pro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp Glu Leu Ala Lys Glu Tyr100 105 110 Pro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp Glu Leu Ala Lys Glu Tyr100 105 110
Ala Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn Thr Asp Glu Ser Pro Ser115 120 125 Wing Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn Thr Asp Glu Ser Pro Ser115 120 125
Thr Ala Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile Pro Thr Val Met Ile Phe130 135 140 Thr Wing Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile Pro Thr Val Met Ile Phe130 135 140
Lys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile Gly Ala Val Pro Lys Ser145 150 155 160 Lys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile Gly Ala Val Pro Lys Ser145 150 155 160
Thr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu165 170 Thr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu165 170
<210> <211> <212> <213> <210> <211> <212> <213>
7 339 DNA Nicotiana tabacum 7 339 DNA Nicotiana tabacum
<220> <221> CDS <222> (1)..(339)<223> ADN codificante de proteína Trx m madura <400> 7 gaa gcg caa aat act gcc ctt gaa gtg ggt gct gtt aat gat aaa acaGlu Ala Gln Asn Thr Ala Leu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr1 5 10 15 <220> <221> CDS <222> (1) .. (339) <223> Mature Trx m protein coding DNA <400> 7 gaa gcg caa aat act gcc ctt gaa gtg ggt gct gtt aat gat aaa acaGlu Ala Gln Asn Thr Ala Leu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr1 5 10 15
48 48
tgg aag tca ctt gtt gta gag tct gat ata cct gtc ctg gtt gaa tttTrp Lys Ser Leu Val Val Glu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe20 25 30 tgg aag tca ctt gtt gta gag tct gat ata cct gtc ctg gtt gaa tttTrp Lys Ser Leu Val Val Glu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe20 25 30
96 96
tgg gct ccg tgg tgt ggt cca tgc cga atg atc cac ccg gtc att gatTrp Ala Pro Trp Cys Gly Pro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp35 40 45 tgg gct ccg tgg tgt ggt cca tgc cga atg atc cac ccg gtc att gatTrp Wing Pro Trp Cys Gly Pro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp35 40 45
144 144
gaa ctg gca aag gaa tat gct ggc aag ctt aaa ttc ttc aag ctg aacGlu Leu Ala Lys Glu Tyr Ala Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn50 55 60 gaa ctg gca aag gaa tat gct ggc aag ctt aaa ttc ttc aag ctg aacGlu Leu Ala Lys Glu Tyr Ala Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn50 55 60
192 192
acg gac gaa agc cct tcc aca gca acc gaa ttg ggg att cga agc atcThr Asp Glu Ser Pro Ser Thr Ala Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile65 70 75 80 acg gac gaa agc cct tcc aca gca acc gaa ttg ggg att cga agc atcThr Asp Glu Ser Pro Ser Thr Ala Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile65 70 75 80
240 240
cca act gtg atg att ttc aag aat gga gag aag aaa gat gca gtc attPro Thr Val Met Ile Phe Lys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile85 90 95 cca act gtg atg att ttc aag aat gga gag aag aaa gat gca gtc attPro Thr Val Met Ile Phe Lys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile85 90 95
288 288
ggt gca gtt cct aaa tca aca cta acc acc tgc ata gag aaa ttc ttgGly Ala Val Pro Lys Ser Thr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu100 105 110 ggt gca gtt cct aaa tca aca cta acc acc tgc ata gag aaa ttc ttgGly Ala Val Pro Lys Ser Thr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu100 105 110
336 336
taa sooo
339 339
<210> 8 <210> 8 <211> 112 <211> 112 <212> PRT <212> PRT <213> Nicotiana tabacum <213> Nicotiana tabacum <400> 8 <400> 8 Glu Ala Gln Asn Thr Ala Leu Glu Val Gly Ala Val Asn Asp Lys Thr1 5 10 15 Glu Wing Gln Asn Thr Wing Leu Glu Val Gly Wing Val Asn Asp Lys Thr1 5 10 15 Trp Lys Ser Leu Val Val Glu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe20 25 30 Trp Lys Ser Leu Val Val Glu Ser Asp Ile Pro Val Leu Val Glu Phe20 25 30 Trp Ala Pro Trp Cys Gly Pro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp35 40 45 Trp Wing Pro Trp Cys Gly Pro Cys Arg Met Ile His Pro Val Ile Asp35 40 45 Glu Leu Ala Lys Glu Tyr Ala Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn50 55 60 Glu Leu Ala Lys Glu Tyr Ala Gly Lys Leu Lys Phe Phe Lys Leu Asn50 55 60 Thr Asp Glu Ser Pro Ser Thr Ala Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile65 70 75 80 Thr Asp Glu Ser Pro Ser Thr Ala Thr Glu Leu Gly Ile Arg Ser Ile65 70 75 80 Pro Thr Val Met Ile Phe Lys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile85 90 95 Pro Thr Val Met Ile Phe Lys Asn Gly Glu Lys Lys Asp Ala Val Ile85 90 95 Gly Ala Val Pro Lys Ser Thr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu100 105 110 Gly Ala Val Pro Lys Ser Thr Leu Thr Thr Cys Ile Glu Lys Phe Leu100 105 110 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND N.º solicitud: 201130078 Application no .: 201130078 ESPAÑA SPAIN Fecha de presentación de la solicitud: 25.01.2011 Date of submission of the application: 01.25.2011 Fecha de prioridad: Priority Date: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE 51 Int. Cl. : C12N9/02 (2006.01) C12N15/82 (2006.01) 51 Int. Cl.: C12N9 / 02 (2006.01) C12N15 / 82 (2006.01) DOCUMENTOS RELEVANTES RELEVANT DOCUMENTS
Categoría Category
Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
A TO
EP 1609867 A1 (UNIV. FENG CHIA) 25.12.2005, párrafos [0044]-[0047],[0052]. 1-11,13-19 EP 1609867 A1 (UNIV. FENG CHIA) 25.12.2005, paragraphs [0044] - [0047], [0052]. 1-11,13-19
A TO
WO 0250289 A1 (SEMBIOSYS GENETICS INC./SYNGENTA PARTICIPATIONS AG.) 27.06.2002, página. 14, líneas 11-15, páginas. 56-58; página.67, líneas 13-19. 1-11,13-19 WO 0250289 A1 (SEMBIOSYS GENETICS INC./SYNGENTA PARTICIPATIONS AG.) 27.06.2002, page. 14, lines 11-15, pages. 56-58; page 67, lines 13-19. 1-11,13-19
A TO
WO 2005011367 A1 (UNIV. CENTRAL FLORIDA) 10.02.2005, todo en documento. 1-11,13-19 WO 2005011367 A1 (UNIV. CENTRAL FLORIDA) 10.02.2005, all in document. 1-11,13-19
A TO
FARRAN, I. et al. "High-density seedling expression system for the production of bioactive human cardiotrophin-1, a potencial therapeutic cytokine, in transgenic tobacco chloroplasts". Plant Biotechnol. J. Volumen 6 Issue 5, Páginas 516 - 527. DOI 10.1111/j.1467-7652.2008.00334.x. Todo el documento. 1-11,13-19 FARRAN, I. et al. "High-density seedling expression system for the production of bioactive human cardiotrophin-1, a potential therapeutic cytokine, in transgenic tobacco chloroplasts". Plant Biotechnol. J. Volume 6 Issue 5, Pages 516-527. DOI 10.1111 / j.1467-7652.2008.00334.x. Whole document. 1-11,13-19
A TO
WO 0014239 A2 (DU PONT) 16.03.2000, página. 1, líneas 37-38; página. 11, líneas 31-37; página. 21, líneas 35 en adelante; ejemplo 6. 12 WO 0014239 A2 (DU PONT) 16.03.2000, page. 1, lines 37-38; page. 11, lines 31-37; page. 21, lines 35 onwards; example 6. 12
A TO
WO 2007053183 A2 (UNIV. CENTRAL FLORIDA) 10.05.2007, páginas 109,110, párrafo [0670]. 1-11,13-19 WO 2007053183 A2 (UNIV. CENTRAL FLORIDA) 10.05.2007, pages 109,110, paragraph [0670]. 1-11,13-19
Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
Fecha de realización del informe 10.05.2011 Date of realization of the report 10.05.2011
Examinador M. Martín-Falquina Garre Página 1/4 Examiner M. Martín-Falquina Garre Page 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE Nº de solicitud: 201130078 Application number: 201130078 Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C12N Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols) C12N Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC,EPO-Internal, EBI, MEDLINE, BIOSIS, EMBASE, NPL, XPESP search used) INVENES, EPODOC, EPO-Internal, EBI, MEDLINE, BIOSIS, EMBASE, NPL, XPESP Informe del Estado de la Técnica Página 2/4 State of the Art Report Page 2/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 201130078 Application number: 201130078 Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 10.05.2011 Date of Completion of Written Opinion: 05.10.2011 Declaración Statement
Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
Reivindicaciones 1-19 Reivindicaciones SI NO Claims 1-19 Claims IF NOT
Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
Reivindicaciones 1-19 Reivindicaciones SI NO Claims 1-19 Claims IF NOT
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986). The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986). Base de la Opinión.-  Opinion Base.- La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica. This opinion has been made on the basis of the patent application as published. Consideraciones:  Considerations: Los documentos de la solicitud de patente sobre los que se basa esta Opinión Escrita son el resultado de las modificaciones efectuadas durante el proceso de examen formal y técnico de la solicitud de patente. The documents of the patent application on which this Written Opinion is based are the result of the modifications made during the process of formal and technical examination of the patent application. Informe del Estado de la Técnica Página 3/4 State of the Art Report Page 3/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 201130078 Application number: 201130078 1. Documentos considerados.-1. Documents considered.- A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión. The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.
Documento Document
Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
EP 1609867 A1 (UNIV. FENG CHIA) EP 1609867 A1 (UNIV. FENG CHIA)
25.12.2005 25.12.2005
WO 0250289 A1 (SEMBIOSYS GENETICS INC./SYNGENTA PARTICIPATIONS AG.) WO 0250289 A1 (SEMBIOSYS GENETICS INC./SYNGENTA PARTICIPATIONS AG.)
27.06.2002 06.27.2002
WO 2005011367 A1 (UNIV. CENTRAL FLORIDA) WO 2005011367 A1 (UNIV. CENTRAL FLORIDA)
10.02.2005 02.10.2005
FARRAN, I. et al. "High-density seedling expression system for the production of bioactive human cardiotrophin-1, a potencial therapeutic cytokine, in transgenic tobacco chloroplasts". Plant Biotechnol. J. Volumen 6 Issue 5, Páginas 516-527. DOI 10.1111/j.1467-7652.2008.00334.x. Todo el documento. FARRAN, I. et al. "High-density seedling expression system for the production of bioactive human cardiotrophin-1, a potential therapeutic cytokine, in transgenic tobacco chloroplasts". Plant Biotechnol. J. Volume 6 Issue 5, Pages 516-527. DOI 10.1111 / j.1467-7652.2008.00334.x. Whole document.
01.04.2008 04.01.2008
WO 0014239 A2 (DU PONT) WO 0014239 A2 (DU PONT)
16.03.2000 16.03.2000
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración 2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement Los documentos D01 y D02 se consideran los más próximos a la reivindicación 1. D01 se refiere a construcciones y vectores para coexpresar una tiorredoxina (Trx) conjuntamente con un segundo polipéptido en plastos de tabaco y D02 divulga construcciones y vectores de expresión que comprenden una primera secuencia de ácido nucleico que codifica una tiorredoxina y una segunda secuencia que codifica una proteína heteróloga o un enzima. Por otra parte, D03 y D04 divulgan respectivamente sistemas de expresión de albúmina sérica recombinante (HSA) y cardiotrofina-1 humana recombinante (hCT-1) en cloroplastos de tabaco. Sin embargo, ninguno de los documentos citados, considerados aisladamente o en combinación, inducirían al experto en la materia a realizar un sistema de coexpresión en plastos como el de la invención, que permita la expresión de HSA o de hCT-1 con elevado rendimiento sin que se produzca su acumulación en cuerpos de inclusión. En consecuencia son nuevas e inventivas (arts. 6 y 8 LP) las siguientes reivindicaciones o grupos de reivindicaciones: las reivindicaciones 1-3 que se refieren a vectores para la coexpresión de Trx f con proteínas heterólogas y concretamente con HSA o hCT-1; las reivindicaciones 4 y 5 correspondientes a organismos transformados con dichas construcciones y las reivindicaciones 6-8 que concretan a plantas transgénicas; las reivindicaciones 10 y 11 sobre el método de obtención de dichas plantas y las reivindicaciones 15-17 relativas a el procedimiento para sobreexpresar proteínas heterólogas. Siguiendo el mismo razonamiento, la reivindicación 13 que se refiere al uso de las plantas transgénicas para la producción de cardiotrofina-1 humana recombinante (hCT-1), la reivindicación 14 sobre la composición farmacéutica que contiene la proteína recombinante y las reivindicaciones 18 y 19 sobre el método para producir proteínas heterólogas biológicamente activas y/o en su conformación nativa, cumplen igualmente los requisitos de novedad y actividad inventiva (Arts. 6 y 8 LP). El documento D05 se considera el más próximo en relación con la reivindicación 12. Se refiere a un sistema para la sobreexpresión de tiorredoxinas en granos de maíz y otros cereales que hace posible mejorar la producción de almidón. La construcción quimérica divulgada facilita la extracción del almidón del grano, pero no se sugiere que provoque su acumulación ni la de sacarosa en el resto de la planta. Por lo tanto la reivindicación 12 también cumple con los requisitos de novedad y actividad inventiva (Arts. 6 y 8 LP). Documents D01 and D02 are considered the closest to claim 1. D01 refers to constructs and vectors for coexpressing a thioredoxin (Trx) together with a second polypeptide in tobacco plastics and D02 discloses constructs and expression vectors comprising a first nucleic acid sequence that encodes a thioredoxin and a second sequence that encodes a heterologous protein or an enzyme. On the other hand, D03 and D04 respectively disclose recombinant serum albumin (HSA) and recombinant human cardiotrophin-1 (hCT-1) expression systems in tobacco chloroplasts. However, none of the aforementioned documents, considered in isolation or in combination, would induce the person skilled in the art to perform a coexpression system in plastids such as that of the invention, which allows the expression of HSA or hCT-1 with high yield without that accumulation occurs in inclusion bodies. Consequently, the following claims or groups of claims are new and inventive (arts. 6 and 8 LP): claims 1-3 which refer to vectors for coexpression of Trx f with heterologous proteins and specifically with HSA or hCT-1; claims 4 and 5 corresponding to organisms transformed with said constructions and claims 6-8 that specify transgenic plants; claims 10 and 11 on the method of obtaining said plants and claims 15-17 relating to the method for overexpressing heterologous proteins. Following the same reasoning, claim 13 which refers to the use of transgenic plants for the production of recombinant human cardiotrophin-1 (hCT-1), claim 14 on the pharmaceutical composition containing the recombinant protein and claims 18 and 19 on the method to produce biologically active heterologous proteins and / or in their native conformation, they also meet the requirements of novelty and inventive activity (Arts. 6 and 8 LP). Document D05 is considered the closest in relation to claim 12. It refers to a system for the overexpression of thioredoxins in corn grains and other cereals that makes it possible to improve the production of starch. The disclosed chimeric construction facilitates the extraction of starch from the grain, but it is not suggested that it causes its accumulation or that of sucrose in the rest of the plant. Therefore claim 12 also meets the requirements of novelty and inventive activity (Arts. 6 and 8 LP). Informe del Estado de la Técnica Página 4/4 State of the Art Report Page 4/4
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