JPH01501038A - Intracellular directed transport of expression products - Google Patents

Intracellular directed transport of expression products

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JPH01501038A
JPH01501038A JP50620787A JP50620787A JPH01501038A JP H01501038 A JPH01501038 A JP H01501038A JP 50620787 A JP50620787 A JP 50620787A JP 50620787 A JP50620787 A JP 50620787A JP H01501038 A JPH01501038 A JP H01501038A
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peptide
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dna
protein
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JP50620787A
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コウメーイ,ルカ
ストーカー,デイビッド エム.
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カルジーン,インコーポレイティド
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    • C07K2319/08Fusion polypeptide containing a localisation/targetting motif containing a chloroplast localisation signal

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は、1986年9月26日に提出された出願番号第912.408号の一 部継続出願である。[Detailed description of the invention] This application is part of Application No. 912.408 filed on September 26, 1986. This is a continuation application.

タンパク質性遺伝子生成物の輸送を向けるための技法に関する。Relating to techniques for directing the transport of proteinaceous gene products.

背景 植物細胞は、膜により境界を定められた個々の副細胞室を含む。光合成植物にお いて、最っとも目だったオルガネラは、クロロプラストである。葉の細胞に存在 するクロロプラストは、このオルガネラの1つの成長段階である。プロプラスチ ド、エチオブラスト、アミロブラスト及びクロモブラストは異なった段階である 。本発明の態様は、“クロロプラスト”として言及されるであろうオルガネラに 一般的に適用される。background Plant cells contain individual accessory cell chambers bounded by membranes. to photosynthetic plants The most prominent organelle was the chloroplast. present in leaf cells The chloroplast is one growth stage of this organelle. Proplasty De, ethioblast, amyloblast and chromoblast are different stages . Embodiments of the invention relate to organelles that may be referred to as "chloroplasts." Generally applicable.

クロロプラストタンパク質の大部分は、細胞質中において合成された核遺伝子に よりコードされ、そして次にクロロプラスト中に取り込まれる。取り込みは、ア ミノ末端部分、すなわち転移ペプチドの除去に関連する。その転移ペプチドは、 クロロプラストに関連する特定のプロテアーゼにより認識される、通常少なくと も2個のアミノ酸を必要とするアミノ酸配列により熟成ペプチドに結合される。Most of the chloroplast proteins are synthesized in the cytoplasm and transferred to nuclear genes. and then taken up into chloroplasts. The import is It is related to the removal of the mino-terminal part, ie the transfer peptide. The transfer peptide is Recognized by specific proteases associated with chloroplasts, usually at least is also attached to the mature peptide by an amino acid sequence that requires two amino acids.

従って、その熟成ペプチドのプロフオームは、クロロプラストに転位され、そし て1又はそれよりも多くのタンパク質による認識の結果として処理される。Therefore, the mature peptide profile is translocated into the chloroplast and and processed as a result of recognition by one or more proteins.

植物細胞に特定の機能を付与するための植物細胞の操作及び形質転換における多 くの目的のために、植物細胞中に導入される遺伝子がクロロプラストに転位され 、そしてそのクロロプラスト中で機能する生成物をもたらすことが所望されるで あろう。従って、植物宿主中に効果的な発現を提供するキメラ構造体を構築し、 植物宿主のクロロプラストに転位され、そしてそこで機能する新規生成物の産生 又は特定の生成物の増強された産生をもたらすことが所望される。There are many techniques for manipulating and transforming plant cells to confer specific functions on them. For this purpose, genes introduced into plant cells are translocated into chloroplasts. , and it is desired to yield a product that functions in the chloroplast. Probably. Therefore, constructing chimeric constructs that provide efficient expression in plant hosts, Production of novel products that are translocated to and functional in the chloroplast of the plant host or is desired to result in enhanced production of a particular product.

植物宿主に転位することができることが示されるキメラ遺伝子を提供するために 、NPT−II遺伝子に結合された、エントウの小サブユニットのりブロース− 1,5−ビスリン酸カルボキシラーゼの転移ペプチドの使用を記載する。Lub ben及び[eegstra、 Proc、 Natl、 Acad、 Sci 、 USA (1986) 83 : 5502〜5506は、クロロプラスト への転位のために、ダイズのSSU転移転移ペプチドフェントウSU熟成タンパ ク質の13個のアミノ酸+熱ショックタンパク質の使用を報告する。また、その 第5巻、Nα1,9〜13ページも参照のこと。突然変異化さ引用により本明細 書に組み込まれている。またεPA第218.571号も参照のこと。to provide chimeric genes that are shown to be able to be transposed into plant hosts. , the small subunit of Japanese pea paste broth linked to the NPT-II gene. The use of transfer peptides of 1,5-bisphosphate carboxylase is described. Lub ben and [eegstra, Proc, Natl, Acad, Sci , USA (1986) 83: 5502-5506, chloroplast The soybean SSU transfer peptide Fentou SU aged protein for rearrangement to We report on the use of 13 amino acids from wood and heat shock proteins. Also, that See also Volume 5, Nα1, pages 9-13. mutated herein by reference incorporated into the book. See also εPA No. 218.571.

発明の要約 細胞質中に発現されたタンパク質のクロロプラスト中への転位をもたらす、DN A構造物及びそのような構造物から発現されたその得られたタンパク質性生成物 が、提供される。Summary of the invention DN, which results in the translocation of proteins expressed in the cytoplasm into the chloroplast. A constructs and their resulting proteinaceous products expressed from such constructs. is provided.

その構造物は、発現された細胞質タンパク質をクロロプラストに輸送するために 宿主植物細胞により認識される転移ペプチド、少なくとも2種の陽性に荷電され たアミノ酸を有する短い極性又は親水性領域、及びその短い極性領域に融合され る対象の部分をコードする配列を含む。極性領域は、天然に存在するものか又は 合成のものであってもよく、そして通常、転移ペプチドの効果的なプロセッシン グ及び除去を伴なって、細胞質からクロロプラストへの効果的な輸送を提供する ために作用することができる。The construct is used to transport expressed cytoplasmic proteins to the chloroplast. Transfer peptides recognized by host plant cells, at least two positively charged a short polar or hydrophilic region with amino acids fused to the short polar region; Contains an array that codes the part to be processed. Polar regions are naturally occurring or May be synthetic and usually requires effective processing of the transfer peptide provides effective transport from the cytoplasm to the chloroplasts with can act for.

特定の態様の記載 本発明の方法及び組成物は、植物細胞中に異種又は同種の遺伝子を導入し、それ により該遺伝が発現され、そしてその得られたポリペプチド生成物が細胞質から クロロプラストに輸送されることを提供する。その遺伝子構造物は、植物宿主状 された領域及び植物宿主細胞により認識される転写終結領域をセンス鎖又は陽性 の極性鎮の転写の方向に含む。前記翻訳された領域は、細胞質からクロロプラス ト中にポリペプチドを輸送するために宿主により認識される転移ペプチド、普通 、クロロプラスト中に輸送した後、その転移ペプチドを切、断するためにその転 移ペプチドに本来関連するプロセッシングシグナルと同じか又は異なることがで きるプロセッシングシグナル、陽性の荷電を有する少なくとも2種のアミノ酸を 有する極性アミノ酸をコードする配列及び対象の遺伝子を含んで成り、ここで転 移ペプチド、プロセッシング配列、極性領域の配列及び対象の遺伝子は、すべて 正しく読み枠が整合する。Description of specific aspects The methods and compositions of the present invention involve introducing heterologous or homologous genes into plant cells; the gene is expressed and the resulting polypeptide product is extracted from the cytoplasm. Providing that it is transported to the chloroplast. The genetic construct The sense strand or positive transcription region and the transcription termination region recognized by the plant host cell. Contains the polarity in the direction of transcription. The translated region is transferred from the cytoplasm to Chloroplus. A transfer peptide that is recognized by a host to transport a polypeptide into a host, usually , after transport into the chloroplast, the translocated peptide is cleaved to cleave it. The processing signal may be the same or different from that originally associated with the transferred peptide. at least two positively charged amino acids comprises a sequence encoding a polar amino acid with a polar amino acid and a gene of interest, where the translocation The transferred peptides, processing sequences, polar region sequences, and target genes are all The reading frames are aligned correctly.

多くの生物学的工程がクロロプラスト中に含まれる。従って、クロロプラスト中 に導入される広範囲の種類のタンパク質を有することに実質的な興味があり、こ こで該タンパク質は生物学的工程の変性をもたらすことができ、クロロプラスト に新しい能力を付与し、又は生物学的工程を妨害から保護する。Many biological processes are involved in chloroplasts. Therefore, in chloroplast There is substantial interest in having a wide variety of proteins introduced into Here, the protein can lead to denaturation of biological processes, causing chloroplasts to confer new capabilities on biological processes or protect biological processes from interference.

クロロプラストは脂肪酸の産生のための部位を有するので、そのクロロプラスト 中に種々のタンパク質を導入することによって、脂肪酸の産生を高め、脂肪酸の サイズ分配を変性し又は数及び部位の両者に関して脂肪酸の不飽和性質を変性す ることができる。そのような機能に関与され得る種々の酵素は、アシルキャリヤ ータンパク質(ACP)、アセチル−CoA ACP トランスアシラーゼ、チ オエステラーゼ、マロニル−CoA ACP )ランスアシラーゼ、β−ケトア シルACP、シンセターゼ等を含む。Since chloroplasts have sites for the production of fatty acids, the chloroplast By introducing various proteins into the protein, fatty acid production is increased and fatty acid production is increased. Modifying the size distribution or modifying the unsaturated nature of the fatty acids both in number and location can be done. Various enzymes that may be involved in such functions include acyl carriers. -protein (ACP), acetyl-CoA ACP transacylase, Oesterase, malonyl-CoA ACP) lance acylase, β-ketoa Contains sil-ACP, synthetase, etc.

クロロプラストに関連するもう1つの生物学的工程は、スターチ合成である。こ の工程は、種々酵素、すなわちスターチホスホリラーゼ、N0PG)ランスグリ コシラーゼ、“D−酵ルコースビポホスホリラーゼ等を含む。Another biological process associated with chloroplasts is starch synthesis. child The process involves the use of various enzymes, namely starch phosphorylase, N0PG) cosylase, D-enzyme glucose bipophosphorylase, etc.

細胞質に産生され、そしてクロロプラストに転位される他のタンパク質は、リブ ロース−1,5−ビスリン酸カルボキシラーゼの小サブユニット、クロロフィル A及びB結合タンパク質、フェレドキシン、シキミ酸経路の酵素及びアミノ酸生 合成酵素を含む。Other proteins produced in the cytoplasm and translocated to the chloroplast are Small subunit of rose-1,5-bisphosphate carboxylase, chlorophyll A and B binding proteins, ferredoxin, shikimate pathway enzymes and amino acid production Contains synthetic enzymes.

酵素5−エノールビルビル−3−ホスホシキメートシンセターゼをその経路に含 む芳香族アミノ酸の合成のための生物学的工程が特に興味の対象である。この酵 素は、それが通常に使用される除草剤グリホセートのための目標物であるので特 に興味のものである。The enzyme 5-enolbilvir-3-phosphoshikimate synthetase is involved in the pathway. Of particular interest are biological processes for the synthesis of aromatic amino acids. This fermentation The compound is of particular interest because it is the target for the commonly used herbicide glyphosate. is of interest.

発現生成物は、プロセッシングシグナルとして認識されるペプチド配列により対 象の遺伝子に結合される、細胞質からの転位のために宿主により認識されるリー ダー配列を有する所望のペプチドの前駆体又はプロフオームである。細胞質に産 生されるペプチドのプロフオームは、クロロプラストに転位され、ここでそれは 、ペプチドの分解により処理される。Expression products are paired by peptide sequences that are recognized as processing signals. A lead that is recognized by the host for translocation from the cytoplasm is bound to the elephant's gene. A precursor or proform of the desired peptide having the following sequence. produced in the cytoplasm The resulting peptide proform is translocated to the chloroplast, where it is , processed by peptide degradation.

プロセッシングシグナルのDNA配列は、ペプダーゼによりiti+識されるオ リゴペプチドをコードする。クロロプラストの膜を通しての輸送及びクロロブラ ストオルガネタ中への侵入に基づいて、発現生成物はペプチダーゼにより切断さ れ、成熟タンパク質としてその予定された機能を果たす。The DNA sequence of the processing signal is an oligonucleotide recognized by pepdase. encodes a oligopeptide. Transport of chloroplasts through membranes and chloroplasts Upon entry into the storage organometa, the expression product is cleaved by peptidases. and performs its intended function as a mature protein.

対象のすべての遺伝子は、極性領域をコードする結合配列を通して転移ペプチド をコードする配列及びプロセッシングシグナルに結合され得る。上記タンパク質 をコードするすべての遺伝子が使用され得る。指摘されたように、これらの遺伝 子は、天然の組成物の組成を変性し、ストレス、たとえば除草剤からの保護を付 与し、特定の機能を増強し、又は同様のことに含まれ得る。All genes of interest transfer peptides through binding sequences encoding polar regions. and a processing signal. Above protein Any gene encoding can be used. As pointed out, these genetic The child modifies the composition of the natural composition and provides protection from stress, e.g. herbicides. may be included to provide, enhance a particular function, or the like.

一ルビルビルー3−ホスホシキミ酸への転換を触媒する酵素の発現に含まれる。- involved in the expression of an enzyme that catalyzes the conversion to rubyrubyl-3-phosphoshikimate.

その酵素は、5−エノールビルビル−3−ホスホシキメートシンセターゼ(EC : 2.5.1.19>である;この後、ES−3−Pシンセターゼとして言及 する。天然の遺伝子生成物は、代謝経路の生成物においてシキミ酸の産生を高め ることに有用である。グリホセー) (N−ホスホノメチルグリシン)、すなわ ち重要且つ通常使用される除草剤に耐性である酵素を発現する遺伝子は、構造遺 伝子が発現される、通常グリホセート感受性細胞にグリホセート耐性を付与する ことに有用である。アメリカ特許第4.535.060号は、そのような突然変 異化された構造遺伝子を記載する。The enzyme is 5-enolbilvyl-3-phosphoshikimate synthetase (EC : 2.5.1.19>; hereinafter referred to as ES-3-P synthetase do. Natural gene products increase shikimic acid production in metabolic pathway products It is especially useful. glyphosate) (N-phosphonomethylglycine), i.e. The genes that express enzymes that are important and are resistant to commonly used herbicides are structural genes. Confers glyphosate resistance to normally glyphosate-sensitive cells in which the gene is expressed Especially useful. U.S. Patent No. 4.535.060 addresses such sudden changes. Describe the catabolized structural genes.

転移ペプチド及びプロセッシングシグナルは、細胞質に発現され、そしてクロロ プラストに転位されるいづれかの植物タンパク質に由来され得る。特定のポリペ プチドのためのmRNAと成熟生成物とを比較することによって、成熟タンパク 質に不在であり、そして開始コドンで始まるメツセンジャーにより普通メチオニ ンをコードするアミノ酸配列は、通常、転移配列であろう。多くの場合、他とは 異なるような1つの転移配列を使用することが所望され得る。典型的な転移配列 は、リブロース−1,5−ビスリン酸カルボキシラーゼの小サブユニット(SS U)の転移ペプチド及びアシルキャリヤータンパク質(ACP)からのそれであ る。それらの輸送活性を保持する天然の転移配列からのフラグメントもまた使用 され得る。その転移ペプチドは、転移ペプチドに結合されるペプチドをクロロプ ラストに転位することができる配列であり、そして完全な野生型の転移ペプチド 、その機能的フラグメント又はその機能的な突然変異体であり得る。完全に生来 の配列は天然にも含まれる。大部分、1つの植物からの転移ペプチドは、一般的 に他の植物によりに’RWiされる。従って、その転移ペプチドは、キメラ遺伝 子が導入される基本的な宿主に対して同種であり又は異種であり得る。転移ペプ チドは、ダイズ、トウモロコシ、ペチュニア、タバコ、アブラナ、トマト、コム ギ、エントウ等から生じる。その転移ペプチドは、普通、少なくとも約20個の アミノ酸及び約100個よりも多くないアミノ酸を有するであろう。Transfer peptides and processing signals are expressed in the cytoplasm and chloro It can be derived from any plant protein that is translocated into the plast. certain polypes The mature protein was determined by comparing the mRNA for the peptide and the mature product. methionine is absent in the protein and is usually caused by the methsenger starting at the start codon. The amino acid sequence encoding the protein will normally be a transposed sequence. often with others It may be desirable to use one transposition sequence that is different. Typical transition sequence is the small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (SS U) from the transfer peptide and acyl carrier protein (ACP). Ru. Fragments from natural translocation sequences that retain their transport activity are also used. can be done. The transfer peptide chloroplasts the peptide that is bound to the transfer peptide. sequence that can be transposed to the last, and the complete wild-type transposed peptide , a functional fragment thereof or a functional mutant thereof. completely innate This sequence is also included in nature. For the most part, transferred peptides from one plant are commonly It is also 'RWi' by other plants. Therefore, the transfer peptide is a chimeric gene. The offspring may be homologous or xenologous to the primary host into which they are introduced. metastasis pep Chido is soybean, corn, petunia, tobacco, rapeseed, tomato, and comb. It arises from gi, lentil, etc. The transfer peptide usually has at least about 20 amino acids and no more than about 100 amino acids.

翻訳された領域は、3種の成分:(1)転移ペプチド及び通常プロセッシングシ グナル(細胞質からり四〇プラストへの発現生成物の転位及び転移ペプチドの除 去のためのプロセッシングを提供する);(2)対象の遺伝子の転位及び安定性 の効力をもたらす極性領域;及び(3)クロロプラストの機能に変化を提供する であろう機能的なタンパク質生成物を供給する対象の遺伝子を有するキメラ遺伝 子を提供するであろう。The translated region consists of three components: (1) a transfer peptide and a normal processing sequence; translocation of the expression product from the cytoplasm to the plast and removal of the transferred peptide (2) translocation and stability of the gene of interest; (3) provide a change in chloroplast function; Chimeric genetics with the gene of interest supplying a functional protein product that would would provide a child.

対象の遺伝子と転移ペプチド及びプロセッシングシグナルとを分けるであろう極 性領域は、特定の例外はあるが、通常少なくとも6個、普通8個のコドン及び約 20よりも多くないコドンを含むであろう。その極性領域は、転移ペプチドに自 然に結合された成熟ペプチドの天然に存在する領域であり、転移ペプチドに自然 に関連し、そしてそのような成熟タンパク質のN−末端を付与する異なったタン パク質から得られた領域であり、又は天然に存在しないポリペプチド配列をコー ドする合成配列であり得る。The pole that would separate the gene of interest from the transferred peptide and processing signal. The sexual region usually has at least six, usually eight, codons and about It will contain no more than 20 codons. The polar region is unique to the transferred peptide. The naturally occurring region of the mature peptide that is naturally attached to the transferred peptide. and the different proteins that confer the N-terminus of such mature proteins. A region derived from a protein or encoding a non-naturally occurring polypeptide sequence. It can be a synthetic sequence that is coded.

コドンの数の他に、その配列は、親水性であり、そして所望により少なくとも約 40%、好ましくは少なくとも約50%の極性アミノ酸を有することによって、 さらに特徴づけられるであろう。その極性アミノ酸は、その鎖にペテロ原子を有 する荷電された及び中性のアミノ酸を含んで成る。これらのアミノ酸は、荷電さ れたアミノ酸、たとえばリジン(K)、アルギニン(R)、アスパラギン酸(D )、グルタミン酸(E)及びヒスチジン(H)及び中性の極性アミノ酸、たとえ ばセリン(S)、トレオニン(T) 、アスパラギン(N)、グルタミン(Q) を含む。通常、その配列は、少フマクとも2個の陽性に荷電されたアミノ酸、好 ましくは少なくとも3個のアミノ酸を含み、そしてて5個までの陽性に荷電され たアミノ酸を含むことができ、そして普通25%より多くない、好ましく20% よりも多くない配列が陽性に荷電されたアミノ酸であろう。荷電されたアミノ酸 は、6〜15個のアミノ酸の範囲で存在し、そしてまたプロセッシングシグナル の後の最初のアミノ酸としても存在することができる。また、acpに関しては 、その極性領域は、成熟aCpのN−末端の12〜30個のアミノ酸であり得る 。親水性領域を定義するために、タンバタ質領域の親水性又は疎水性性質が、に yte及びDoolittle、 J、Mo]、Bio、(1982) 157 : 105〜132により記載されているようにして決定され得る。この参照は 、その領域の露出された性質を指摘する。In addition to the number of codons, the sequence is hydrophilic and optionally at least about by having 40%, preferably at least about 50% polar amino acids; It will be further characterized. A polar amino acid has a petro atom in its chain. It consists of charged and neutral amino acids. These amino acids are charged amino acids such as lysine (K), arginine (R), aspartic acid (D ), glutamic acid (E) and histidine (H) and neutral polar amino acids, e.g. Baserine (S), Threonine (T), Asparagine (N), Glutamine (Q) including. Usually, the sequence consists of two positively charged amino acids, preferably preferably at least 3 amino acids and up to 5 positively charged and usually no more than 25%, preferably 20% No more sequences than will be positively charged amino acids. charged amino acids are present in the range of 6 to 15 amino acids and also contain processing signals. It can also be present as the first amino acid after. Also, regarding acp , whose polar region can be the N-terminal 12 to 30 amino acids of the mature aCp. . To define a hydrophilic region, the hydrophilic or hydrophobic nature of the tambatar region is yte and Doolittle, J. Mo], Bio, (1982) 157 : 105-132. This reference is , pointing out the exposed nature of the area.

個々の例外として、植物のアシルキャリヤータンパク質のN−末端領域が使用さ れ得、そして35個までのコドン、好ましくは約30個よりも多くないコドンを 含み、そして約12個〜30個のコドンの範囲に及ぶことができる。その極性領 域は、疎水性領域の前に普通予定され、これは、最後の陽性に荷電されたアミノ 酸のすぐ後のアミノ酸に、少なくとも約50%の疎水性アミノ酸、好ましく少な くとも約60%の疎水性アミノ酸を有するであろう。特定の疎水性アミノ酸は、 グリシン(G)、アラニン(A)、プロリン(P)及びより特定にはロイシン( L)、イソロイシン(I)、バリン(V)及び芳香族アミノ酸、たとえばフェニ ルアラニン(F)、チロシン(Yo)及びトリプトファン(W)を含む。所望に より、極性領域の最後の陽性に荷電されたアミノ酸に続く5個のアミノ酸、より 好ましくは、10個のアミノ酸は、陽性に荷電されたアミノ酸ではないであろう 。この疎水性領域は、対象の遺伝子の一部として天然に存在する適切なアミノ酸 、転移ペプチドに関連する野生型配列、合成配列又はその組合せを有する極性領 域を使用することによって達成され得る。As a specific exception, the N-terminal region of plant acyl carrier proteins is used. and up to 35 codons, preferably no more than about 30 codons. and can range from about 12 to 30 codons. that polar territory A region is usually predetermined before the hydrophobic region, which is the last positively charged amino acid region. The amino acid immediately following the acid contains at least about 50% hydrophobic amino acids, preferably less It will have at least about 60% hydrophobic amino acids. Certain hydrophobic amino acids are glycine (G), alanine (A), proline (P) and more particularly leucine ( L), isoleucine (I), valine (V) and aromatic amino acids such as phenyl Contains lualanine (F), tyrosine (Yo) and tryptophan (W). as desired 5 amino acids following the last positively charged amino acid of the polar region, Preferably the 10 amino acids will not be positively charged amino acids . This hydrophobic region contains the appropriate amino acids that are naturally present as part of the gene of interest. , a polar region having a wild-type sequence, a synthetic sequence, or a combination thereof related to the transferred peptide. This can be achieved by using the range.

所望する転位の効率を得るためには、より少ないアミノ酸を使用することが所望 される。最終生成物は、極性領域及び対象の遺伝子を含んで成る融合タンパク質 であるので、その極性領域は、その安定性、活性、クロロプラスト中での位置又 は他の特性に関して、対象の遺伝子に影響を及ぼすことができる。従って、大部 分、その極性領域は、クロロプラスト中において対象の遺伝子の役割に対する逆 効果を最少にするように選択されるであろう。It is desirable to use fewer amino acids to obtain the desired transposition efficiency. be done. The final product is a fusion protein comprising a polar region and the gene of interest. Therefore, its polar region depends on its stability, activity, location in the chloroplast, and can influence the genes of interest with respect to other properties. Therefore, most In addition, its polar region has an opposite role for the gene of interest in the chloroplast. It will be chosen to minimize the effect.

極性領域の性質に依存して、種々の方法が、キメラ遺伝子を合成するために使用 され得る。転移ペプチドに通常関連する成熟タンパク質の天然に存在するN−末 端コドンが使用される場合、対象の遺伝子は、適切な読み枠を整合して極性領域 に結合されるであろう。その極性領域の末端で便利な制限部位が存在する場合、 転移ペプチドを含む遺伝子がその部位で切断され、そして対象の遺伝子に結合す るために操作され得る。他方、便利な制限部位が存在しない場合、他の制限部位 が使用され、そしてアダプターが欠失されたコドンを再生するために使用され得 る。多くの場合、切断が堕ユ31により行なわれ、プラント末端化された対象の 遺伝子に結合され得るプラント末端が付与され得る。Depending on the nature of the polar region, various methods are used to synthesize chimeric genes. can be done. The naturally occurring N-terminus of the mature protein normally associated with the transfer peptide If end codons are used, the gene of interest aligns the appropriate reading frame and includes polar regions. will be combined with If a convenient restriction site exists at the end of that polar region, The gene containing the transferred peptide is cleaved at that site and bound to the gene of interest. can be manipulated to On the other hand, if no convenient restriction site exists, other restriction sites is used, and an adapter can be used to regenerate the deleted codon. Ru. In many cases, the cutting is carried out by the fallen Yu 31, and the target is turned into a plant terminal. A plant end can be provided that can be attached to a gene.

配列が結合及び連結される特定の態様は、本発明で臨界ではない。極性領域が転 移ペプチドに天然において連結されない場合、それは、合成され又はいずれか便 利な源から得られ、そして対象の遺伝子に転移ペプチドを連結するためにアダプ ター又はブリッジとして使用され得る。転移ペプチド及びプロセッシングシグナ ル部分並びに/又は対象の遺伝子における便利な制限部位の不在下において、極 性領域は、制限することによって欠失されたコドンを再生するアダプターとして 作用することができる。The particular manner in which the sequences are joined and linked is not critical to the invention. The polar region changes If not naturally linked to the transferred peptide, it can be synthesized or obtained from a convenient source and adapted to link the transfer peptide to the gene of interest. can be used as a filter or bridge. Transfer peptides and processing signals In the absence of convenient restriction sites in the target gene and/or gene of interest, The sexual region acts as an adapter to regenerate deleted codons by restricting can act.

転移ペプチドをコードするDNA配列は、プロセッシングシグナルを含む、完全 な転移ペプチドをコードする配列又は約1〜10個のコドン又は3′−末端から のコドンの一部を欠失する、切断された転移ペプチドをコードする配列であり得 る。さらに、多数の変化が、転移ペプチド及びプロセッシングシグナルにおける 突然変異、欠失又は挿入により生ぜしめられ、ここでそのような変化は、構成に おいて便利さを提供することができ、すなわち便利な制限部位を付与し又は都合 の悪い制限部位を除去することができる。突然変異は、保存的又は非保存的であ り、その結果転移ペプチドは、野生型の転移ペプチドと同じか又は異なることが できる。The DNA sequence encoding the transfer peptide is a complete DNA sequence, including processing signals. a sequence encoding a transfer peptide or about 1 to 10 codons or from the 3'-terminus It may be a sequence encoding a truncated transfer peptide that deletes a portion of the codons of Ru. Furthermore, numerous changes in the transferred peptide and processing signals caused by mutations, deletions or insertions, where such changes can provide convenience, i.e. provide convenient restriction sites or bad restriction sites can be removed. Mutations can be conservative or non-conservative. As a result, the transferred peptide may be the same or different from the wild-type transferred peptide. can.

個々の配列は、天然に存在する源から得られ、天然に存在する源から変性された 配列であり得、天然に存在する配列及び合成の配列の組合せであることができ及 び同様のものであり得る。種々の技法が、これらの配列を変性するために、たと えばイン ビトロでの突然変異誘発、プライマー修復、再切断、連結、末端化、 等を用いることができる。それらの種々の技法は、従来の方法に従って行なわれ 得る。Individual sequences are obtained from naturally occurring sources and modified from naturally occurring sources. sequence, and can be a combination of naturally occurring and synthetic sequences. and the like. Various techniques have been used to modify these sequences. For example, in vitro mutagenesis, primer repair, re-cleavage, ligation, termination, etc. can be used. Those various techniques are performed according to conventional methods. obtain.

対象の構造遺伝子は、cDNA、染色体DNAに由来し、又は完全に又は一部合 成され得る。構造遺伝子のすべて又は一部は、野生型のペプチドをコードする天 然に存在する配列又は野生型のペプチド又は点突然変異、挿入又は欠失の結果と しての突然変異体を完全に又は一部コードする合成配列であり得る。いくらかの 情況においては、コドンのすべて又は一部を変性し、たとえば宿主に好ましいコ ドンを用いて発現を高めることが所望される。植物源以外の、たとえば微生物、 たとえば細菌及び菌類、非を推動物、たとえば昆虫、及びを推動物、たとえば哺 乳類及び魚からの異種遺伝子が興味の対象である。The structural gene of interest may be derived from cDNA, chromosomal DNA, or wholly or partially. It can be done. All or part of the structural gene may be a natural protein encoding the wild-type peptide. naturally occurring sequences or wild-type peptides or as a result of point mutations, insertions or deletions. It may be a synthetic sequence that encodes a mutant, completely or partially. Some In some situations, all or some of the codons may be modified, e.g. It is desirable to use DON to enhance expression. non-plant sources, e.g. microorganisms, For example, bacteria and fungi, non-transparent animals such as insects, and vectors such as mammals. Heterologous genes from mammals and fish are of interest.

キメラ遺伝子の種々のセグメントは、種々の方法で連結され得、通常、1又はそ れよりも多くのフラグメントがベクター中に挿入され、クローン化され、そのク ローン化されたプラスミドが制限され、次に適切に操作され、そして隣接するフ ラグメントをクローン化されたフラグメントに連結することを含んで成る。これ らの段階は、完全なキメラ遺伝子が完結されるまでくり返えされ得る。The various segments of the chimeric gene can be linked in a variety of ways, usually in one or more More fragments are inserted into the vector, cloned, and The cloned plasmid is restricted, then appropriately manipulated, and the flanking plasmid ligating the fragment to the cloned fragment. this These steps can be repeated until the complete chimeric gene is completed.

本発明の特に好ましいキメラ遺伝子は、リブロース−1゜5−ビスリン酸カルボ キシラーゼの小サブユニット (SSU)からの転移ペプチドと、耐グリホセー トを付与することかでって形成される。多くの出版物は、SSU転移ペプチドが 、どのようにして構造遺伝子に結合されるかを考慮しないで、それが一般的に有 用であろうことを指摘して来たけれども、これは、そのSSU転移ペプチド遺伝 子がaroA遺伝子及び他の遺伝子に連結される場合、真実でないことが判明し た。A particularly preferred chimeric gene of the present invention is ribulose-1°5-bisphosphate carboxylic acid. Transfer peptide from xylase small subunit (SSU) and glyphosate resistance It is formed by adding a weight. Many publications have shown that the SSU transfer peptide is , without considering how it is bound to the structural gene, Although we have pointed out that this may be due to the SSU transfer peptide gene, turns out to be untrue when the offspring is linked to the aroA gene and other genes. Ta.

成熟SSUタンパク質をコードする配列の5SU5’−末端の10〜20個のコ ドン及び20個よりも多くないコドン、好ましくは14〜18個のコドン、より 好ましくは16個のコドンを使用することが特に興味の対象である。10 to 20 copies of the 5SU 5'-end of the sequence encoding the mature SSU protein. Don and no more than 20 codons, preferably 14 to 18 codons, and more Of particular interest is the use of preferably 16 codons.

たとえばVan den Broeckなど、 、Nature (1985)  313 : 358〜363は、キメラ遺伝子を記載し、ここで小サブユニッ ト遺伝子がNPT−IIn遺伝子細菌のネオマイシンホスホトランスフェラーゼ ■をコードする)に連結される。その文献に記載された両プラスミドにコードさ れた融合タンパク質は、成熟小サブユニットポリペプチドの57個のアミノ酸転 移ペプチド及び第1メチオニン、7個のアミノ酸リンカ−フラグメント及び第1 メチオニンを欠<NPT−IIから成る。明らかにこの特有な融合生成物は、N PT−IIn遺伝子クロロプラストにトランスファーすることができた。類似す る結果が5chre ierなど、 、EMBOJournal (1985)  4 : 25〜32に記載されたが、しかし使用された構造物は、Van d ep Broeckにより記載された同じNPT−n遺伝子に、6個の人工的な コドンを通して結合された、成熟小サブユニット遺伝子からの57個のアミノ酸 転移配列及び追加の22個のアミノ酸を含んでいた。For example, Van den Broeck et al., Nature (1985) 313: 358-363 describe chimeric genes, where small subunits are The NPT-IIn gene is a bacterial neomycin phosphotransferase. ■ is connected to the code). encoded by both plasmids described in that document. The resulting fusion protein consists of 57 amino acid transitions of the mature small subunit polypeptide. the transpeptide and the first methionine, the seven amino acid linker fragment and the first Consists of NPT-II lacking methionine. Apparently this unique fusion product is N The PT-IIn gene could be transferred to chloroplasts. similar EMBO Journal (1985) 4: 25-32, but the structure used was Van d The same NPT-n gene described by ep Broeck has six artificial 57 amino acids from the mature small subunit gene linked through codons It contained a transposed sequence and an additional 22 amino acids.

ペプチド及びエントウのSSU成熟ペプチドのN−末端の13個のアミノ酸と共 に切断されたダイズの熱シヨツクタンパク質(17,5にドルトン)を使用した 。熱シヨツクタンパク質の代わりにエントウのSSU成熟ペプチドを有する構造 物を比較すれば、熱シヨツクタンパク質の転位は、実質的に効果は少なかった。peptide and the N-terminal 13 amino acids of the SSU mature peptide of Ento We used soybean heat-shock protein (Dalton for 17.5) that was cleaved to . Structure with Ento SSU mature peptide instead of heat shock protein In comparison, translocation of heat-shock proteins was substantially less effective.

Van den Broeckなど、の方法がaroA遺伝子により試みられる 場合、その遺伝子生成物は植物のクロロプラスト中に輸送されなかった。従って 、小サブユニットの転移ペプチドが一般的にペプチドをクロロプラストに輸送す るために使用され得る、Van den Broeckなど、及び5chrei erなど、の一般的指摘は、誤っているように思える。転移ペプチド配列、プロ セッシング配列及び成熟小サブユニットペプチドの後プロセッシングアミノ末端 部分又は他の極性配列を含む、小サブユニットの遺伝子のセグメントへの訂oA 遺伝子の融合のための必要条件が存在するように思える。機能的な突然変異体が 使用され得、ここで1又はそれよりも多くの、好ましくは1〜3個のアミノ酸が 、好ましくは保存的に他のアミノ酸により置換され、転移ペプチド遺伝子がar oA遺伝子に連結されている。The method of Van den Broeck et al. is attempted with the aroA gene. In this case, the gene product was not transported into the plant chloroplast. Therefore , small subunit transfer peptides generally transport peptides into chloroplasts. Van den Broeck et al. The general point that er etc. seems to be wrong. Transfer peptide sequence, pro Processing sequence and post-processing amino terminus of the mature small subunit peptide Reduction of small subunit genes into segments, including partial or other polar sequences oA There appears to be a prerequisite for gene fusion. A functional mutant may be used, where one or more, preferably 1 to 3, amino acids are , preferably conservatively substituted by other amino acids, so that the transfer peptide gene is ar It is linked to the oA gene.

発現せしめるためには、転写及び翻訳調節シグナルを有する必要があろう。便利 には、それ自体の開始コドン及び終結コドンを有するキメラ遺伝子が調製され得 、その結果、発現が開始され、そして適切なコドンで終結されるであろう。さら に、RNAポリマラーゼ結合部位及び転写開始部位を含む転写開始領域及びター ミネータ−領域が、それぞれキメラ遺伝子の5′及び3′に付与されるであろう 。For expression, it will be necessary to have transcriptional and translational control signals. convenience For example, a chimeric gene with its own start and stop codons can be prepared. , so that expression will be initiated and terminated at the appropriate codon. Sara the transcription initiation region and terminus, including the RNA polymerase binding site and the transcription initiation site; minator regions will be added to the 5' and 3' of the chimeric gene, respectively. .

便利には、転写開始領域は、転移ペプチドに関連する生来のプロモーター領域で あることができる。しかしながら、多くの場合、その生来の転移ペプチド転写開 始領域は、それが、所望する程度の転写を提供せず又は構成的転写が所望され( ここでリーダーペプチドの転写は誘発性である)るので、許容され得す、又は逆 も同様である。従って、その生来の転写開始領域は、異なった領域又はRNAポ リマラーゼ結合部位から上流の領域により置換され得、そして転写開始は、誘発 性転写を付与するために置換され得る。Conveniently, the transcription initiation region is the native promoter region associated with the transfer peptide. Something can happen. However, in many cases the native transfer peptide transcriptional activator The originating region is characterized in that it does not provide the desired degree of transcription or that constitutive transcription is desired ( Here transcription of the leader peptide is inducible) and therefore can be tolerated or vice versa. The same is true. Therefore, its native transcription initiation region may be different regions or region upstream from the remarase binding site, and transcription initiation is triggered can be substituted to confer sexual transcription.

使用され得る転写、開始領域は、小サブユニット(SSU)カルボキシラーゼ、 アシルキャリヤータンパク質(ACP)及び延長因子1のような植物遺伝子を含 む種々の植物遺伝子プロモーター領域に由来し、又は植物において機能的である 細菌性プラスミド遺伝子プロモーター、たとえばアグロバクテリアム(Agro bacter ium)のTi−又はRi−プラスミドのオピンシンターゼプロ モーター又はウィルスプロモーターでもあり得る。これらのプロモーターは、オ ピン合成、たとえばオクトビンシンターゼ、ツバリンシンターゼ、マンノビンシ ンターゼ、アグロビンシンターゼ、等に関連するプロモーターを含む。ウィルス プロモーターは、カリフラワーモザイタウィルス35Sプロモーター及び領域■ プロモーターをζ・む。Transcription initiation regions that may be used include small subunit (SSU) carboxylase, Contains plant genes such as acyl carrier protein (ACP) and elongation factor 1. are derived from various plant gene promoter regions including, or are functional in plants. Bacterial plasmid gene promoters, such as Agrobacterium bacterium) Ti- or Ri-plasmid opine synthase protein It can also be a motor or viral promoter. These promoters pin synthesis, e.g. octovin synthase, tubalin synthase, mannovin synthase Contains promoters related to agrobin synthase, aglobin synthase, etc. virus The promoter is cauliflower mosaita virus 35S promoter and region ■ ζ・mu the promoter.

キメラ遺伝子の構築と同じ態様で、キメラ遺伝子が、所望の転写調節を提供する ために転写開始及び終結領域を端に有する発現カセットが開発され得る。多くの 場合、及び高い頻度で、発現構造物が開発され、ここで転写開始及び終結調節領 域が提供され、多くの制限部位を有するポリリンカーにより分離され、ここで該 リンカ−の小フラグメントの挿入又はキメラ遺伝子との置換により、キメラ遺伝 子が、発現カセットの調節制御下存在するように、連結され得る。その発現カセ ットは、特に原核宿主を含む1又はそれよりも多くの宿主において複製及び選択 することができるベクター上に通常、担持される。In the same manner as chimeric gene construction, the chimeric gene provides the desired transcriptional regulation. Expression cassettes can be developed that flank transcription initiation and termination regions. many In some cases, and frequently, expression constructs are developed in which transcription initiation and termination regulatory regions are regions are provided, separated by a polylinker with many restriction sites, where the Chimeric genes can be created by inserting a small linker fragment or replacing it with a chimeric gene. The offspring can be linked such that they are under the regulatory control of the expression cassette. The key to its expression The kit can be replicated and selected in one or more hosts, including especially prokaryotic hosts. It is usually carried on a vector that can be used.

発現カセットが植物細胞中に導入される態様に依存して、その発現カセットは、 他のDNA調節領域に初めに連結され得る。通常、その発現カセットは、単離、 配列決定、分析及び同様のことのために、その発現カセットのクローニング化を 可能にするために、原核生物、特にE、コ!J (E、coli)中で機能的な 複製系に連結されるであろう。複製系に関しては、宿主中において選択を可能に する1又はそれよりも多くのマーカー、すなわち耐殺生物性、たとえば耐抗生物 質性;耐重金属性:耐毒性;相補性;栄養要求性宿主への原栄養性の提供;免疫 性;等を通常含むマーカーを含むであろう。Depending on the manner in which the expression cassette is introduced into the plant cell, the expression cassette may be Other DNA regulatory regions may be initially linked. Typically, the expression cassette is isolated, Cloning of the expression cassette for sequencing, analysis and the like To make it possible, prokaryotes, especially E, co! Functional in J (E, coli) It will be linked to the replication system. Regarding the replication system, selection can be made in the host. one or more markers for biocide resistance, e.g. quality; heavy metal tolerance; toxicity tolerance; complementarity; provision of prototrophy to auxotrophic hosts; immunity will typically include markers such as gender;

DNAが宿主細胞中にマイクロインジェクションされる場合、注入されたDNA が組込まれ、そして機能的になるこれらの細胞の選択を可能にするマーカーが普 通所望されるであろう。従って、植物宿主中に検出され得るマーカーが選択され るであろう。When DNA is microinjected into host cells, the injected DNA Markers that allow selection of these cells that become integrated and functional are becoming commonplace. It would be highly desirable. Therefore, markers that can be detected in the plant host are selected. There will be.

他方、武装され(胆汁形成を引き起こす)又は武装されていない(胆汁形成を引 き起こさない)、腫瘍誘発性プラスミド、たとえばTi−又はRi−プラスミド を使用することができる。 )loekema、 Nature (1983)  303 : 179〜180 ; EPA第116718号及びWo 861 03776を参照のこと。T −DNAを含む種々の構成法が存在し、ここで対 象の発現カセットは、単一のT −DNAボーダー、すなわち右ボーダーを有し 、又はT−DNAボーダーにより右及び左の両側上で接することができる。On the other hand, armed (causing bile formation) or unarmed (causing bile formation) tumor-inducing plasmids, such as Ti- or Ri-plasmids can be used. ) loekema, Nature (1983) 303: 179-180; EPA No. 116718 and Wo 861 See 03776. There are various construction methods involving T-DNA, and we will discuss them here. The elephant expression cassette has a single T-DNA border, i.e. the right border. , or can be bordered on both the right and left sides by a T-DNA border.

そのボーダーは、少なくとも約50bp、普通少なくとも約100bpのT − DNAを含むであろう。所望により、それらの発現システムを有する1又はそれ よりも多くのT −DNA構造遺伝子を含むことができ、その結果、植物宿主中 への組込みがT −DNAの組込みの存在のためにマーカーとして使用され得る オビンの発現をもたらすであろう。発現カセットが宿主の核中に導入される特定 の態様は、その発現カセットが存在し、そして所望する生成物を供給するために 機能することができるかぎり、本発明に対して臨界的でない。The border is at least about 50 bp, usually at least about 100 bp T- It will contain DNA. Optionally, one or more expression systems thereof. can contain more T-DNA structural genes than in the plant host, resulting in can be used as a marker for the presence of T-DNA integration. It will bring about the manifestation of Obin. Specification of the expression cassette being introduced into the host nucleus An embodiment of the invention is that the expression cassette is present and that the expression cassette is present and It is not critical to the invention as long as it can function.

1又は両者のT −DNAボーダーを有する原核性ベクター中に含まれる発現ベ クターは、それぞれTi−又はRi−ブラたとえばZambryski、など1 、Genetic Engineering、 Pr1n−cjples an d Methods、第6巻(Setlow及びHo 11aender版)2 53〜278 (Plenum、 N、Y、、 1984) ; Binary  Vector出願番号第834、161号;及びA、Hoekema、 Th e Binary Plant VectorSystems (1985)、 (Offsetdrukkerij Kanters、B、V、Albles− sardum)によって記載された技法を参照のこと。その発現カセットは、T  −DNA中の腫瘍誘発性プラスミド中に組込まれ、そして次にそのカセットを 含む細菌を用いて、植物細胞又は組織を感染せしめることができる。Expression vectors contained in prokaryotic vectors having one or both T-DNA borders. Ti- or Ri-bra, respectively, such as Zambryski, et al. , Genetic Engineering, Pr1n-cjples an d Methods, Volume 6 (Setlow and Ho 11aender edition) 2 53-278 (Plenum, N, Y, 1984); Binary Vector Application No. 834,161; and A. Hoekema, Th. e Binary Plant Vector Systems (1985), (Offsetdrukkerij Kanters, B, V, Albles- sardum). The expression cassette is T - integrated into the tumor-inducing plasmid in the DNA, and then the cassette is The bacteria can be used to infect plant cells or tissues.

所望の生成物が、ゲノムに組込まれた植物細胞中に存在するかいずれかを決定す るための種々の技法が存在し、そして説明される。たとえば、ノザン法が、融合 されたペプチドをコードするmRNAを検出するために使用され得る。さらに、 発現の存在が、種々の方法で検出され得る。その発現生成物が、検出可能な表現 型、たとえば新規の表現型又は内在性表現型の増強を提供する場合、所望の生成 物の発現は、表現型を検出することによって決定され得る。検出可能な表現型が 利用できない場合、成熟生成物に対して特異的な抗体が使用され得る。クロロプ ラストは従来の方法に従って単離され、破壊され、そしてウェスターン又は他の 技法が、所望する生成物の存在を同定するために使用され得る。Determine whether the desired product is present in a plant cell that has been integrated into the genome. Various techniques exist and will be described. For example, the Northern method can be used to detect mRNA encoding a given peptide. moreover, The presence of expression can be detected in a variety of ways. The expression product is a detectable expression type, e.g., if it provides a novel phenotype or an enhancement of an endogenous phenotype, the desired production Expression of a substance can be determined by detecting the phenotype. A detectable phenotype If not available, antibodies specific for the mature product can be used. Chlorop The rust is isolated according to conventional methods, destroyed and processed into Western or other Techniques can be used to identify the presence of the desired product.

形質転換の後、細胞組織(たとえばプロトプラスト、外植片又は子葉)は、カル スの形成のために再生培地に移される。After transformation, cellular tissues (e.g. protoplasts, explants or cotyledons) are transferred to regeneration medium for the formation of cells.

その再生培地は、通常、殺菌剤、たとえばカルベニシリン(500■/l)を含 み、そして形質転換された細胞を選択するために選択用試薬を含むことができる 。たとえば、耐カナマイシン遺伝子(APH3’ II)に関しては、カナマイ シンは、少なくとも約30■/l及び普通約500mg/ lよりも多くなく、 好ましくは約50〜100mg/Aで選択培地に添加されるであろう。その再生 培地は、適切な塩源、たとえばMurash ige−3koog塩培地、炭素 源、たとえばスクロース及び適切な他の添加物、たとえばホルモン、たとえばゼ アチン、等(約0.75〜2.25mg/lで)、マイオイノシトール(約50 〜200■/l)、等を含む。またビタミン、たとえばN1tschビタミンが 、再生培地において従来通り存在するように、100OXストツクの約0.5〜 1.5 mf/β (通常1.0mj2.#)で添加され得る。N1tschビ タミンの1000 Xストックは、次のものを最終体積100m7!中に含む: チアミンHCl5 Q mg、グリシン200mg、ニコチン酸50■、ピリド キシン50■、葉酸50mg、ビオチン5mj2及び水(最終体積100rn1 への残りの量)。炭素源は10〜30g/βで存在するであろう。便利には、再 生培地は、約0.5〜1.0%の寒天を含み、そしてその再生培地は約6±0. 5のp)Iで緩衝化される。The regeneration medium usually contains a fungicide, such as carbenicillin (500 μ/l). can contain selection reagents to select transformed cells. . For example, regarding the kanamycin resistance gene (APH3' II), syn, at least about 30 mg/l and usually no more than about 500 mg/l; Preferably it will be added to the selection medium at about 50-100 mg/A. its rebirth The medium is supplemented with a suitable salt source, such as Murash ige-3koog salt medium, carbon sources, such as sucrose and other suitable additives, such as hormones, such as enzymes. atin, etc. (at about 0.75-2.25 mg/l), myo-inositol (at about 50 mg/l), etc. ~200 µ/l), etc. Also, vitamins such as N1tsch vitamin , about 0.5 to 100OX stock, as conventionally present in regeneration media. It can be added at 1.5 mf/β (usually 1.0 mj2.#). N1tsch Bi Tamin's 1000X stock has the following final volume of 100m7! Contains in: Thiamine HCl 5 Q mg, glycine 200 mg, nicotinic acid 50 cm, pyrido Xin 50■, folic acid 50mg, biotin 5mj2 and water (final volume 100rn1 amount remaining). The carbon source will be present at 10-30 g/β. Conveniently, re The live medium contains about 0.5-1.0% agar and the regeneration medium contains about 6±0. 5 p) Buffered with I.

2〜3週で、新芽が通常、成長する。その新芽が約1〜2印に達した後、それら は基部で切断され、そして根用培地に移され、そして、この培地は苗木が成長す る培地と同じであり、そしてカルベニシリン及びカナマイシンスルフェートが添 加される。In 2-3 weeks, shoots usually grow. After the shoots reach about 1-2 marks, they are cut at the base and transferred to a rooting medium, and this medium is used as the seedling grows. The medium is the same as the medium used in this study, and supplemented with carbenicillin and kanamycin sulfate. added.

改質された植物が得られた場合、それらを、十分な成熟度へ成長せしめて、所望 の生成物が植物細胞のすべて又は一部からなお生成されるかどうかを決定するた めの十分な材料を提供することができる。所望する生成物の発現が植物に示され た後、その植物は、種子を得るために成長せしめられ、発現カセットの所望の発 現能力を有するハイブリッドを産生ずるために他の植物との異種交配のために使 用され、又は一層の繁殖のために種々の胎芽を生成することができる。Once modified plants are obtained, they can be grown to sufficient maturity to produce the desired to determine whether the product is still produced from all or part of the plant cells. be able to provide sufficient material for Expression of the desired product is shown in the plant. After that, the plants are grown to obtain seeds to obtain the desired expression of the expression cassette. used for crossbreeding with other plants to produce hybrids with current ability. A variety of embryos can be generated for further reproduction.

クロロプラストは、ひじょうに重要な細胞オルガネラである。従って、クロロプ ラストへのタンパク質の輸送は、耐除草剤性、アミノ酸代謝の改良、光合成の改 良、脂肪酸代謝の改良及び他の重要な代謝機能の改良を可能にすることができる 。Chloroplasts are very important cell organelles. Therefore, chloroplast Transport of proteins to the last layer is important for improving herbicide resistance, improving amino acid metabolism, and improving photosynthesis. Good, can enable improvement of fatty acid metabolism and improvement of other important metabolic functions .

リブロース−1,5−ビスリン酸カルボキシラーゼの小サブユニットリーダーペ プチド、より好ましくはダイズからの小サブユニツ) IJ−ダーペプチドを用 いる構成法が特に興味の対象であるC Berry−Loweなど、 、JlM ol、Appl、Genet、 (1982)転子、特に上記のように、野生型 酵素のために、酵素インヒビターにより阻害に対して耐性の酵素を発現するar oA遺伝子に連結され得る。Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase small subunit leader chain (more preferably small subunits from soybean) Of particular interest is the construction method of Berry-Lowe et al., JIM. Ol, Appl, Genet, (1982) Trochanter, especially as above, wild-type For enzymes, ar expressing enzymes that are resistant to inhibition by enzyme inhibitors. It can be linked to the oA gene.

キメラプラスミドと共に、転写調節系、たとえばT−DNAに関連するもの、た とえばオクトビン、ツバリン、マンノビン又はアグロビンシンターゼ、又は小サ ブユニット転写調節系を使用することができる。普通、その構成は、リーダーペ プチド又は転写開始領域のターミネータ−領域を含むであろうし、そしてそれは 、従来の手段により構造遺伝子から下流に導入され得る。通常、そのターミネー タ−領域は、停止コドンから約50bp〜約1000bp下流に存在するであろ う。Along with chimeric plasmids, transcriptional regulatory systems such as those associated with T-DNA, etc. For example octobin, tubarin, mannovin or aglobin synthase, or small A block unit transcriptional regulation system can be used. Typically, the configuration is a reader page. peptide or the terminator region of the transcription initiation region, and which , can be introduced downstream from the structural gene by conventional means. Usually, its termination The tar region will be about 50 bp to about 1000 bp downstream from the stop codon. cormorant.

本発明の方法は、新規タンパク質の産生をもたらす。成熟生成物のN−末端の1 〜20個のアミノ酸が、極性領域又は極性領域により拡張されたN−末端により 置換され得る。これらのタンパク質は、親水性領域によりコードされた天然に存 在しないN−末端を有することによって区別される。従って、典型的には、ar oA遺伝子は、そのN−末端で8〜20個の異種アミノ酸を含有する。SSUサ ブユニットに関しては、そのタンパク質は、成熟SSUタンパク質の14〜1g 、好ましくは16個のアミノ酸を含有するであろう。同様に、他のクロロプラス ト内在性タンパク質は、生来のN−末端と極性領域との置換の結果としてそれら のN−末端を欠くことによって、又は野生型のN−末端を拡張するために極性領 域に融合されることによって特徴づけられ得る。次の例は例示的であって、限定 するものではない。The methods of the invention result in the production of novel proteins. N-terminal 1 of the mature product ~20 amino acids with a polar region or an N-terminus extended by a polar region. May be replaced. These proteins are naturally occurring proteins encoded by hydrophilic regions. They are distinguished by having an absent N-terminus. Therefore, typically ar The oA gene contains 8-20 heterologous amino acids at its N-terminus. SSU For Buunit, the protein contains 14 to 1 g of mature SSU protein. , preferably will contain 16 amino acids. Similarly, other Chloroplus Endogenous proteins have their own structure as a result of the replacement of their native N-terminus with a polar region. polar region by lacking the N-terminus or extending the wild-type N-terminus. It can be characterized by being fused into a region. The following examples are illustrative and limiting. It's not something you do.

3種のRuBP 5SIIクローンを用いた。pSR32,1は、ゲノムタバコ クローンである[Berry−Loweなど、 (1982)前記]。TSSU 3−8及び5SU3−2は、ゲノムタバコクローンである〔0°Nea Iなど 。Three types of RuBP 5SII clones were used. pSR32,1 is the genome tobacco clone [Berry-Lowe et al. (1982) supra]. TSSU 3-8 and 5SU3-2 are genomic tobacco clones [0° Nea I etc. .

Nucl、Ac1d、Res、(1987) ) 。pss15は、エントウの cDNAクローンである[ Coruzziなど、 、J、Biol、Chem 、(1983) 258:1399]。ダイズ及びタバコSSUの転移ペプチド 領域は、75%相同である。前者はイン ビトロでの摂取研究のために使用され 、後者はに7 玉−Hでの植物発現のために使用さMo1ecular Clo ning : A Laboratory Manual、 Co1d Spr ingHarbor Laboratory、 Co1d Spring Ha rbor、 NY ]に従って行なわれた。適用できる場合、製造業者の規格に 従って行なゎpHc12(Cm” )及びpUc13(Cm” ) (Ken  BuckleyのPh、D、論文、U、C,サンジェイゴ)を、EcoRI及び HindII[によりそれぞれ消化し、そしてpUc18及びpUc19からの ポリリンカーを、線状化されたpUc12及びpUc13中にそれぞれ挿入し、 pCGN565及びpCGN566をそれぞれ得た。それぞれのプラスミドは、 耐りロラムフェニコル性マーカーを担持する。 ′RIIBPCssuの5′− 非翻訳領域及び5′−コード領域を含てそのEcoRIフラグメントをそれぞれ pCGN565及びpCGN566のEcoR1部位中に挿入し、それソnPc GN330 及ヒpCGN331メント上に担持されるRuBPcssu遺伝子 のアミノ末端部分を得る。Nucl, Ac1d, Res, (1987)). pss15 is Ento's The cDNA clone [Coruzzi et al., J. Biol, Chem. , (1983) 258:1399]. Transfer peptides of soybean and tobacco SSU The regions are 75% homologous. The former is used for in vitro uptake studies. , the latter was used for plant expression in 7-H Molecular Clo ning: A Laboratory Manual, Co1d Spr ingHarbor Laboratory, Co1d Spring Ha rbor, NY]. Manufacturer's specifications, if applicable. Accordingly, pHc12 (Cm”) and pUc13 (Cm”) (Ken Buckley (Ph.D., thesis; U.C., Sanjaygo), EcoRI and HindII and pUc18 and pUc19 respectively. inserting a polylinker into linearized pUc12 and pUc13, respectively; pCGN565 and pCGN566 were obtained, respectively. Each plasmid is Carrying a resistant loramphenicic marker. 'RIIBPCssu5'- The EcoRI fragment containing the untranslated region and the 5′-coding region, respectively. into the EcoR1 site of pCGN565 and pCGN566, and RuBPcssu gene carried on GN330 and hippCGN331 to obtain the amino terminal part of.

した。−その得られたフラグメントは、5′−非翻訳領域の8含むファージM1 3−65848を得た。did. - The resulting fragment contains 8 of the 5'-untranslated region of the phage M1 3-65848 was obtained.

ミノ末端部分に相当する、Nar 1部位の5’DNA領域を欠失Acc I及 びPst Iにより切断されたpUcg中にクローン化し、がaroA遺伝子の N−末端の14個のアミノ酸を置換している。pPMG34は、これまで記載さ れている[ 5tarkerなど1、J、Biol、Chem、(1985)  260: 4724〜4728] 、 aroA遺伝子を含むBamHT −5 al IフラグメントをpHc9中にクローン化し、pPMG34.1を得た。AccI and and cloned into pUcg cut with PstI, and the aroA gene 14 amino acids at the N-terminus are substituted. pPMG34 has not been previously described. [5tarker et al. 1, J. Biol, Chem, (1985)] 260:4724-4728], BamHT-5 containing the aroA gene The alI fragment was cloned into pHc9, resulting in pPMG34.1.

BamHI部位から出発して、aroA遺伝子の5′−非翻訳領域を、単一のヌ クレオシドトリボスフエートの存在下で74 DNAポリマラーゼによる処理に より劣化し、その後、マング(mung)豆のヌクレアーゼにより消化した。そ れぞれの74 DNAポリマラーゼ及びマング豆のヌクレアーゼによる処理の後 、そのフラグメントを、5all挿入体のプラントとしてpUCベクター中にサ ブクローンし、そして形質転換体を予定された生成物のためにスクリーンした。Starting from the BamHI site, the 5'-untranslated region of the aroA gene was 74 upon treatment with DNA polymerase in the presence of cleoside tribosphate. It was further degraded and then digested with mung bean nuclease. So After treatment with each 74 DNA polymerase and mung bean nuclease , the fragment was inserted into the pUC vector as a 5all insert plant. The transformants were cloned and the transformants were screened for the expected product.

これらの2により切断し、dGTPの存在下でT4ポリマラーゼ、マング豆のヌ クレアーゼ及びT4 DNAリガーゼにより処理した。そのDNAを、E、王I JLC3、すなわちaroA突然変異体[Coma 1fee、 、Natur e (1983) 31ユニ741〜744]中に形質転換し、補ういくつかの プラスミドを特徴化した。プラスミドpPMG34.3クレアーゼにより消化し 、オーバーハングを除去し、そして前記部位中に挿入し、耐クロラムフェニコー ル性遺伝子を含むpPMG64を得る。These 2 are cleaved by T4 polymerase and mung bean nuclei in the presence of dGTP. Treated with crease and T4 DNA ligase. That DNA, E, Wang I JLC3, i.e. aroA mutant [Coma 1 fee, Natur (1983) 31 Uni 741-744] and supplemented with several The plasmid was characterized. Plasmid pPMG34.3 was digested with crease. , remove the overhang, and insert into the site a chloramphenicol-resistant pPMG64 containing the genetic gene is obtained.

部位は、RUBPC,Su遺伝子のエクソン1の3′−末端に近い。The site is close to the 3'-end of exon 1 of the RUBPC, Su gene.

−ペプチド及びプロセッシングシグナルを提供する。その配列は次のとおりであ る: 、、、ACAAT I GCATGCI CI GGATCCI CG I T GACTTTCI ATGGAA、、。-Provides peptides and processing signals. The array is: Ru: ,,,ACAAT I GCATGCI CI GGATCCI CG IT GACTTTCI ATGGAA.

5phl BamHI 5’ −UT aroA aroA :7−ド領域 領 域 R[IBPCS、コード1リンカ−領域 1領域 その得られたプラスミドpPMG70を)IindIIIにより消化し、小サブ ユニットの上流の非翻訳(UT)領域を除去し、プラスミドpPMG72を得た 。プラスミドpPMG72をHind III及びEcoRIにより消化し、そ して5SU−aroAプロモーター/遺伝子フラグメントを、HindIIr及 びEcoRIによりすでに消化されたpSP64 [Meltonなど、、NI Jcleic Ac1d Re5earch (1986) 12ニア035] 中にクローン化し、プラスミドpcGN1068を得た。そのベクターpSP6 4は、クローン化されたDNAのイン ビトロでの転写を可能にする。5phl BamHI 5'-UT aroA aroA: 7-do area area R [IBPCS, code 1 linker region 1 region The resulting plasmid pPMG70 was digested with )IindIII and the small The untranslated (UT) region upstream of the unit was removed to obtain plasmid pPMG72. . Plasmid pPMG72 was digested with HindIII and EcoRI, and the The 5SU-aroA promoter/gene fragment was transformed into HindIIr and [Melton et al., NI Jcleic Ac1d Re5earch (1986) 12 Near 035] The plasmid pcGN1068 was obtained. The vector pSP6 4 allows in vitro transcription of cloned DNA.

5SU−aroA融合体3の構成 この融合は、成熟SSUペプチドの24個のアミノ酸が小サブユニット転移ペプ チドとaro/に、配列との間に存在するよそして連結した。これは、μ+o) とSme 1部位とめ間に存在するBamHI部位の欠損を引き起こした。その 得られたプラスミドpcGNIO75をEcaRI及び)lindlI[により 切断し、ssローaroAキメラ遺伝子(融合1)を分離した。この遺伝子を、 EcoR1(Vector Cloning Systems、 San Di ego)中にクローン化し、pcGN1076を得た。プラスミドpcGN1. 076をsph I及びBamHIにより切断し、そしてエントウ豆のSSU  cDNAクローンからのよって単離し、その得られたフラグメントを、アガロー スゲル電気泳動及びそのゲルからの電気溶離により分離した。Configuration of 5SU-aroA fusion 3 This fusion combines 24 amino acids of the mature SSU peptide into a small subunit transfer peptide. tido and aro/ were present and connected between the sequences. This is μ+o) and caused deletion of the BamHI site located between the Sme1 site and the intermembrane. the The resulting plasmid pcGNIO75 was digested with EcaRI and )lindlI [ The ss-ro aroA chimeric gene (fusion 1) was isolated. This gene, EcoR1 (Vector Cloning Systems, San Di pcGN1076 was obtained. Plasmid pcGN1. 076 was cleaved with sphI and BamHI, and pea SSU cDNA clones were isolated from the cDNA clones and the resulting fragments were placed on agarose. Separation was performed by gel electrophoresis and electroelution from the gel.

pcGNI077中のキメラ遺伝子は、ダイズのSSUの転移ペプチド、成熟エ ントウ豆のSSUの一部(24個のアミノ酸)及びaroA遺伝子から成る。そ れは融合3と呼ばれた。EcoR1及び旧ndIIIによるpcGN1077の 消化及び)IindIII及びEcoRIにより切断されたpSP64 [0, A、Meltonなど、 、Nucleic Ac1dResearch (1 984) 12 : 7035]へのキメラ遺伝子の続く連結により、プラスミ ドpcGN1086を構成した。pcGN1086中のキメ中にクローニングす ることによって構成し、pcG81008を得た。The chimeric gene in pcGNI077 contains the transfer peptide of soybean SSU, the mature It consists of a part of the SSU of Japanese bean (24 amino acids) and the aroA gene. So This was called Fusion 3. pcGN1077 by EcoR1 and old ndIII pSP64 [0, A. Melton et al., Nucleic Ac1dResearch (1 984) 12:7035], the plasmid pcGN1086 was constructed. Cloning into the texture of pcGN1086 pcG81008 was obtained.

失する5SU−aroA融合体を構成するために、pPMG34.3のaroA 遺伝子をBamHl −5al Iフラグメントとして切り出し、そしてゲル精 製した。プラスミドpPMG72をBamHI −3al Iにより消化した。aroA of pPMG34.3 to construct the 5SU-aroA fusion The gene was excised as a BamHl-5alI fragment and gel purified. Manufactured. Plasmid pPMG72 was digested with BamHI-3alI.

ベクター及びSSUコード領域を含むフラグMetコドンを欠失する5SU−a roA融合体を含んだ。5SU-a lacking the flag Met codon containing vector and SSU coding region contained the roA fusion.

野生型aroA、融合体1及び融合体3のインビトロでの合成した。次に、それ らを、製造業者の規定(Promego−B 1otec。In vitro synthesis of wild type aroA, fusion 1 and fusion 3. Then it etc. according to the manufacturer's specifications (Promego-B 1otec.

Medison、 Wisconsin)に従って、5P6− RNAポリマラ ーゼ及びヌクレオチド前駆体の添加により転写せしめた。次に、RNAを小麦の 胚からのイン ビトロ翻訳抽出物に添加しくBRL、 Bethesda、 M D) 、そして535−メチオニンの存在下で翻訳せしめた。その得られたペプ チドを、5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分析した。pcGNl ooBからのmRNAの翻訳は、移動度において野生型aroA生成物に相当す る43kdのペプチドの合成をもたらした。pcGN1068及びpCGN10 86からのmRNAの翻訳は、それぞれ50及び53kdのペプチドをもたらし た。さらに、43kdのペプチドを、たぶん、元のaroA出発コドンで翻訳の 見せかけのリポソーム開始に起因する、pcGN1068からの0IRNAの翻 訳から生成した。それぞれにより記載されているように、単離されたホウレンソ ウのり四ロブラストと共にインキュベートした。次に、そのクロロプラストをト リプシンにより処理し、そのクロロプラスト以外のすべてのペプチドを消化せし めた。ストロマ及び膜画分を、前記参照に記載されているようにして分離し、そ して5DS−ゲル電気泳動により分析した。5P6-RNA polymer according to Medison, Wisconsin) Transcription was performed by adding enzyme and nucleotide precursors. Next, the RNA was extracted from wheat. Added to in vitro translation extracts from embryos BRL, Bethesda, M. D), and was translated in the presence of 535-methionine. its obtained pep Tides were analyzed by 5DS-polyacrylamide gel electrophoresis. pcGNl Translation of mRNA from ooB is comparable in mobility to the wild-type aroA product. This resulted in the synthesis of a 43 kd peptide. pcGN1068 and pCGN10 Translation of mRNA from 86 results in peptides of 50 and 53 kd, respectively. Ta. Furthermore, the 43 kd peptide was probably translated at the original aroA start codon. Translation of 0I RNA from pcGN1068 due to spurious liposome initiation Generated from the translation. Isolated spinach as described by each Sea urchins were incubated with Shiroblasts. Next, try the chloroplast. treated with lipsin to digest all peptides except the chloroplasts. I met. The stroma and membrane fractions were separated as described in the reference above and their and analyzed by 5DS-gel electrophoresis.

5SU−aroA融合体産生ベクターpcGN1096の構成ヌクレアーゼシュ 31による切断により多くの融合体を生成するために、pcGN1096と呼ば れる特殊化されたベクターを構成した。次のものは構成スケムである: pcG N1077のaroA成分をsph I及び5alIによる消化により除去した 。その場所に、た。その得られたプラスミドpcGN1094は、ダイズクロー ンの転移ペプチド及びエントウ豆クローンの成熟部分を有するハGenet、( 1979) 177 : 65)のHind m−BamHI領域を、pDs7 を生成するpBR322[Bolivarなど、 、Gene (1977)  2 : 95]の同じ部位中にクローン化した。耐カナマイシン性遺伝子のpc GN1093を生成するフラント部位中に連結した。プラスミドPPM634. 3を5allにより消化し、上記のようにフィルインさから切り出された耐カナ マイシン性遺伝子を連結し、pcGN1095を得た。カナマイシン及びaro A遺伝子を、Sst I及びEcoRI硼−―■暉−−−−−−畷ツーー―■− 騨−畷一畷■酔−開明■■■曙−■―■―による消化によりpcGN1095か ら断片として切り出し、pcGN1094のSst I及びEcoRI部位中に 挿入し、pcGN1096を得た。要約゛すれば、pcGN1096は、5′か ら3′に次の適切な特徴を含む:SSUコード領域の種々の量を削除せしめた。Constituent nuclease of 5SU-aroA fusion production vector pcGN1096 To generate many fusions by cleavage with 31, we called it pcGN1096. A specialized vector was constructed. The following is the configuration scheme: pcG The aroA component of N1077 was removed by digestion with sphI and 5alI. . I was in that place. The resulting plasmid pcGN1094 was Genet, which has the transfer peptide of the clone and the mature part of the pea clone ( 1979) 177:65) Hind m-BamHI region was transformed into pDs7 pBR322 [Bolivar et al., Gene (1977)] 2:95] into the same site. Kanamycin resistance gene pc ligated into the flank site to generate GN1093. Plasmid PPM634. 3 was digested with 5all and cut out from the fill-in as above. The mycin gene was ligated to obtain pcGN1095. kanamycin and aro A gene, Sst I and EcoRI 硼---■暉----- pcGN1095 due to digestion by 騨-Nawate-Ikunate■drunk-kaimei■■■Akebono-■-■- It was cut out as a fragment and inserted into the SstI and EcoRI sites of pcGN1094. pcGN1096 was obtained. In summary, pcGN1096 is 5' 3' contains the following pertinent features: various amounts of the SSU code region have been deleted.

それはまた、遺伝子の5′末端から出発して耐カナマイシン性遺伝子の種違転子 をSSUコード領域内の点に連結せしめた。3種の融合のうち1つの融合は、S SUコード領域とa r o’Aとの間に翻訳的に活性な融合体を生成すべきで ある。これらの出来事は、E、コリLC3、すなわちaroA突然変異体[(o maiなど0、(1983)前記〕中でその得られたプラスミドを形質転換する ことによって、そして耐アンピシリン性によりそのプラスミド及び最少培地上で の増殖により翻訳的に正しい融合体についサンガーのジデオキシ配列分析により 決定した。It also shows the cross-species translocation of the kanamycin resistance gene starting from the 5' end of the gene. was connected to a point within the SSU code region. One of the three types of fusion is S A translationally active fusion should be generated between the SU coding region and a r o'A. be. These events were observed in E. coli LC3, an aroA mutant [(o Transform the resulting plasmid in Mai et al. (1983) supra]. and on its plasmid and minimal medium by ampicillin resistance. by Sanger dideoxy sequence analysis for translationally correct fusions by propagation of Decided.

るために構成した。pcGNlsOLは、ホウレンソウのACP−1のより切断 されたpUc18中にクローン化し、pcGN1919を得た。It was configured in order to pcGNlsOL cleaves spinach ACP-1 was cloned into pUc18, resulting in pcGN1919.

−ド領域をクローン化し、pcG81608を得た。このプラスミドの関連する 領域を5′から3′に向かって次のとおりに列挙切り出されたプラスミドをSm a Iにより消化し、そして再運てacpコード領域の種々の量を削除した。そ れはまた、遺伝子の5′末端から出発して耐カナマイシン性遺伝子の種々子をa cpコード領域内の点に連結せしめた。3種の融合のうち1つの融合は、acp コード領域とaroAとの間に翻訳的に活性な融合体を生成すべきである。これ らの出来事は、E、rlJLC3、すなわちaroA突然変異体中でその得られ たプラスミドを形質転換することによって、そして耐アンピシリン性によりその プラスミド及び最少培地上での増殖により翻訳的に正しい融合体について選択す ることによって、選択された。相補的なプラスミドを単離し、そして制限消化に より特徴づけた。融合体の配列を、aroAのアミノ末端領域に相同のプライマ ーを用いて、サンガーのジデオキシ配列分析により決定した。The - code region was cloned to obtain pcG81608. This plasmid's associated The region is listed as follows from 5' to 3' and the excised plasmid is Sm aI and retransported to delete various amounts of the acp coding region. So It also amplifies the kanamycin resistance gene starting from the 5' end of the gene. It was linked to points within the cp coding region. One of the three fusions is acp A translationally active fusion should be generated between the coding region and aroA. this The events of E. rlJLC3, the aroA mutant, by transforming the plasmid and its resistance to ampicillin. Select for translationally correct fusions by plasmid and growth on minimal medium. selected by Isolate the complementary plasmid and undergo restriction digestion more characterized. The sequence of the fusion was imprinted with primers homologous to the amino-terminal region of aroA. It was determined by Sanger dideoxy sequence analysis using

融合構造物の試験 特徴づけのために選択される融合体を、次のようにして発現ベクター中にクロー ン化した。pcGN1608に由来する融合体を、Sal I −BcoRIフ ラグメントとして、その同じ酵素により切断されたpcGN1906中にクロー ン化した。pcGN1906は、pUC主鎮中にリンカ−を通してクローン化さ れる、CoMV35Sプロモーター(ヌクレオチド7146〜7546)及びO C33’領域2 : 335 :lを有する発現ベクターである。5ail及び EcoR,I部位は、発現されるべき遺伝子の正しい位置決定を可能にする5′ プロモーター及び3′終結領域の間に位置する。その得られたプラスミドは、C aL4ν35Sプロモーターの制御下で融合体を含み、そしてt m lポリア デニル化シグナルにスブラフラグメントとしてクローン化した。後者は、CaM V35Sプロモーター及びシルII 、 Sal I及びEcoR1部位により 分離されたOC33’ポリアデニル化領域を担持する。その得られたプラスミド は、制限エンドヌクレアーゼ消化により特徴づけらporate)された。48 時間のインキュベーションの後、そのエレクトロボレートされたプロトプラスト をウエスターンブ融合体1及び3は、成熟5SL7の初めの1個及び24個のア ミノ酸をそれぞれ組み込む。融合体4は、リンカ−コードpcGN1008から のmRNAの翻訳は、移動度において、野生型のaroA生成物に相当する43 KDaのペプチドの合成をもたらした。pcGN1068及びpcGNI086 からのmRNAの翻訳は、それぞれ50及び53KDaのペプチドをもたらした 。次に、放射性ラベルされた前駆体を、単離されたホウレンソウのクロロプラス トと共にインキュベートした。そのインキュベーションの後、クロロプラストを 洗浄し、必要ならトリプシンにより処理し、そして膜及びストロマ画分を分離し 、そしてSDS RAGEにより分析した。融合体1タンパク質は、無視できる 量がその膜又はストロマ画分のいずれが中に見出される場合、クロロプラスト中 に効果的に転位されていない。融合体3は転位される:2個のポリペプチドがス トロマ画分中に見出され、そして処理された生成物のために分子景47及び46 KDaの予相サイズを有する。転位されるタンパク質の移動度の変化は、トリプ シン処理の後、明らかである。これは、輸送が完全でなく、そしてタンパク質の 一部がまだ、プロテアーゼに近ずくことができることを指摘する。これを支持す れば、EPSPシンターゼの47KDa種の少量が膜画分中に存在する。Testing of fusion structures Fusions selected for characterization are cloned into expression vectors as follows. It has become an online version. The fusion derived from pcGN1608 was transformed into a SalI-BcoRI fragment. As a fragment, it was cloned into pcGN1906 cut by the same enzyme. It has become an online version. pcGN1906 was cloned through a linker into the pUC host. CoMV35S promoter (nucleotides 7146-7546) and O This is an expression vector having a C33' region 2:335:l. 5ail and The EcoR,I site is a 5' Located between the promoter and 3' termination region. The obtained plasmid was C fusion under the control of the aL4ν35S promoter and tml polya The denylation signal was cloned as a subura fragment. The latter is CaM By V35S promoter and Syl II, Sal I and EcoR1 sites It carries a separate OC33' polyadenylation region. The resulting plasmid were characterized by restriction endonuclease digestion (porate). 48 After incubation for an hour, the electroborated protoplasts Western buff fusions 1 and 3 contain the first 1 and 24 apical cells of mature 5SL7. Incorporate each amino acid. Fusion 4 is from linker code pcGN1008 The translation of the mRNA of 43 is comparable in mobility to the wild-type aroA product. This resulted in the synthesis of a peptide of KDa. pcGN1068 and pcGNI086 Translation of mRNA from . The radiolabeled precursor was then added to isolated spinach chloroplus Incubated with After that incubation, the chloroplasts Wash, treat with trypsin if necessary, and separate membrane and stromal fractions. , and analyzed by SDS RAGE. Fusion 1 protein is negligible in the chloroplast if either the membrane or stromal fraction is found in the amount has not been effectively transposed. Fusion 3 is transposed: two polypeptides are transposed Molecular landscape 47 and 46 for the products found in the troma fraction and processed It has a prephase size of KDa. The change in mobility of the translocated protein is After thin treatment, it is obvious. This is because transport is not complete and the protein Point out that some still have access to proteases. support this If so, a small amount of the 47 KDa species of EPSP synthase is present in the membrane fraction.

クロロプラストのトリプシン処理に基づく部分的な消化はまた、トリプシンによ るストロマへの制限された接近により説明され得る。他方、47KDa種は、不 完全な輸送過程の結果であり、そして従ってタンパク質の加水分解に一部暴露さ れる。Partial digestion based on trypsinization of chloroplasts also This may be explained by the limited access to the stroma. On the other hand, the 47KDa species is the result of a complete transport process and is therefore partially exposed to protein hydrolysis. It will be done.

葉のプロトプラストにおける過渡発現によるキメラ融合タンパク質のクロロプラ ストへの輸送 成熟小サブユニットの12.16.19.34.64及び92個のアミノ酸を組 み込む融合体を単離し、そして特徴づけた。輸送の分析を促進するために、これ らの融合体を発現ベクター中にクローン化し、そして葉のプロトプラスト中にエ レクトロポレートした。48時間後、そのプロトプラストを、抗aroA抗血清 を用いて、ウェスターンプロットにより分析した。クロロプラストは単離されな いけれども、ウェスターンプロットは、前駆体と成熟タンパク質との間のサイズ の相違が約7KDaであるので、そのタンパク質が正しく供給され、そして処理 されたことを明確に、立証した。実験においては、前駆体は決して検出されなか った。Chloroplasty of chimeric fusion proteins by transient expression in leaf protoplasts Transport to strike Combines 12,16,19,34,64 and 92 amino acids of the mature small subunit. The engulfing fusion was isolated and characterized. This is used to facilitate transportation analysis. The fusion was cloned into an expression vector and injected into leaf protoplasts. lectroporated. After 48 hours, the protoplasts were treated with anti-aroA antiserum. was analyzed using Western plot. Chloroplasts are not isolated However, the Western plot shows the size between the precursor and mature protein. Since the difference in It was clearly proven that it was done. In experiments, precursors are never detected. It was.

効果的な輸送の場合又は輸送が行なわれない場合における検出可能な前駆体の不 在は、過渡的アッセイ条件下で、この種の半減期がひじょうに短いこきを指摘す る。それは好結果を伴って輸送されるか又は急速にターンオーバーされるかであ る。融合体に存在する成熟小サブユニットの量は、その輸送効率に対して十分な 効果を有する:すなわち最っとも効果的な構造物は、成熟小サブユニットの16 個のアミノ酸を組み込む構造物であった。その効率が1の任意の単位を与えられ る場合、次のものは標準化された効率である:12aa=0.3 、19aa= 0.09,24aa=0.07,1aa=0.0’05 、64及び92 aa < 0.003゜さらに、融合体3 (19)及び4 (34)により観察され るプロセッシング異種性は、12又は16aaの融合体によりは見られなかった 。Absence of detectable precursor in the case of effective transport or in the case of no transport Currently, we point out that this species has a very short half-life under transient assay conditions. Ru. It may be transported with good results or rapidly turned over. Ru. The amount of mature small subunit present in the fusion is sufficient for its transport efficiency. effective: the most effective construct is the mature small subunit 16 It was a structure that incorporated several amino acids. Given an arbitrary unit whose efficiency is 1 , then the following are the standardized efficiencies: 12aa=0.3, 19aa= 0.09,24aa=0.07,1aa=0.0'05, 64 and 92aa <0.003゜Furthermore, observed by fusion bodies 3 (19) and 4 (34) No processing heterogeneity was seen with the 12 or 16 aa fusions. .

成熟ACPの35個のアミノ酸を組み込む構造物は、比較的低い効率ではあるが 、り四ロブラスト中に都合良く輸送された。42個のアミノ酸を組み込む第2融 合体は、まったく輸送されなかった。転移ペプチドと12のACPの使用パター ンは、たった2種の融合体に基づかれているが、それは小サブユニットの1つに 似ている。輸送された成熟タンパク質のアミノ末端でのペブチード領域は、最適 な効率のためには必要とされる。このペプチドは、目だった特徴を有する;それ は、SSU及びaCpの両者において、タンパク質の表面上に位置することが、 Kyte及びDoolittle [J、!、4o1.Bio1.(1982) 157 : 105 )の分析により予測される。さらに、それは、一連の陽性 に荷電されたアミノ酸を担持し;小サブユニットの場合、それらは位置9.10 及び11で存在しくすべてLys) 、ACPの場合、位置8,9.14,20 .22でLys残基、及び位置1でArg残基が存在する。さらに陽性に荷電さ れたアミノ酸の重要な証拠は、陽性のアミノ酸残基が位置し、11及び18で見 出される、植物のEPSPシンターゼのアミノ末端領域(前駆体としてクロロプ ラストに輸送される)に基づいて、Della C1oppaなど0、Biot echnology (1987) 5 :579〜584のデータにより与え られる。Lubben及びKeegstra。Constructs that incorporate the 35 amino acids of mature ACP, although with relatively low efficiency, , was conveniently transported during the Rishiroblast. A second fusion incorporating 42 amino acids The coalescence was not transported at all. Transfer peptide and 12 ACP usage patterns is based on a fusion of only two species, one of which is a small subunit. resemble. The peptide region at the amino terminus of the transported mature protein is optimally required for efficiency. This peptide has remarkable characteristics; is located on the surface of the protein in both SSU and aCp. Kyte and Doolittle [J,! , 4o1. Bio1. (1982) 157:105). Furthermore, it is a series of positive carry charged amino acids; in the case of the small subunit they are at position 9.10 and 11 (all Lys), for ACP, positions 8, 9.14, 20 .. There is a Lys residue at 22 and an Arg residue at position 1. more positively charged Significant evidence of positive amino acid residues is located at 11 and 18. the amino-terminal region of plant EPSP synthase (with chloroplast as a precursor) Based on Della C1 oppa etc. 0, Biot Technology (1987) 5:579-584. It will be done. Lubben and Keegstra.

前記は、イン ビトロでの輸送を示すために、SSU転移ペプチド及びダイズの 熱シヨツクタンパク質に融合された成熟SSUの13個のアミノ酸を使用した。The above describes the transfer of SSU peptide and soybean to demonstrate in vitro transport. Thirteen amino acids of mature SSU fused to a heat shock protein were used.

しかしながら、輸送に対するSSUの成熟部分の効果に対する情報は供給されな かった。However, no information is provided on the effect of the mature part of SSU on transport. won.

タンパク質、特に疎水性N−末端を有するタンパク質の転位の改良された効率が 、プロセッシングシグナルと対象のタンパク質との間に極性結合基を用いること によって達成し得ることは、上記結果から明らかである。この態様において、タ ンパク質のN−末端は、実質的に完全な転位を提供しながら、そのタンパク質の 野生型特性を保持するために選択され得る。さらに、リンカ−は、タンパク質の 増強された又は変性された特性を付与することができる。N−末端での変化を制 限しながら、遺伝子及びそれらの発現生成物の構成に、実質的に柔軟性が提供さ れる。Improved efficiency of translocation of proteins, especially those with hydrophobic N-termini , using a polar binding group between the processing signal and the protein of interest. It is clear from the above results that this can be achieved by In this embodiment, the The N-terminus of a protein allows for virtually complete translocation of the protein. Can be selected to retain wild-type characteristics. Furthermore, the linker is a protein Enhanced or modified properties can be imparted. Controlling changes at the N-terminus However, it provides substantial flexibility in the composition of genes and their expression products. It will be done.

本明細書に引用されたすべての出版物は、本発明に関する当業者の熟練のレベル のしるしである6それぞれの出版物は、引用された位置で参照により個々に組み 込まれている。All publications cited herein are incorporated by reference within the level of skill of those skilled in the art with respect to the present invention. Each of the 6 publications that are attributable to the It's included.

前述の発明は、明確に理解するために例示的及び測的にいくらか詳細に記載され ているけれども、請求の範囲内で修飾及び変更を行なうことができる。The foregoing invention has been described in some detail, illustratively and illustratively, for clarity of understanding. However, modifications and changes can be made within the scope of the claims.

国際調査報告 12^”51“−pC〒/1isQフ102401”=j111M−hamu− =−m、 PCT / US 87 / 02401−PCT/US87102 401 Attachment To Form PCT/工SA/210.Part  1工。international search report 12^"51"-pC〒/1isQfu102401"=j111M-hamu- =-m, PCT/US87/02401-PCT/US87102 401 Attachment To Form PCT/Engineering SA/210. Part 1 construction.

PC?/υ587102401 Aセtachmenヒto ForTnPCIISA/210. Part V LPσ/υ587102401 xttac)lIIIentto For+++ PCT/ISA/210.  part Vl、1PC? /υ587102401 A set of people to ForTnPCIISA/210. Part V LPσ/υ587102401 xttac) lIIIentto For+++ PCT/ISA/210.  part Vl, 1

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.DNA構造物であって; 1)植物において機能的な転写及び翻訳開始領域;2)転移ペプチド及びプロセ ッシングシグナルをコードする第1DNA配列; 3)少なくとも2種の陽性に荷電されたアミノ酸を含んで成る極性領域をコード する約6〜20個のコドン又は成熟.acp遺伝子のN−末端領域をコードする 12〜30個のコドンの第2DNA配列; 4)植物源以外からの対象の遺伝子をコードする第3DNA配列;及び 植物において機能的な転写及び翻訳終結領域を転写の方向に含んで成るDNA構 造物。1. A DNA structure; 1) Functional transcription and translation initiation regions in plants; 2) Transfer peptides and processes a first DNA sequence encoding a signal; 3) Encodes a polar region comprising at least two positively charged amino acids Approximately 6 to 20 codons or maturation. Encodes the N-terminal region of the acp gene a second DNA sequence of 12 to 30 codons; 4) a third DNA sequence encoding a gene of interest from a source other than a plant; and A DNA structure comprising functional transcription and translation termination regions in the direction of transcription in plants. Creation. 2.前記第1配列が、リプロース−1・5−ビスリン酸カルボキシラーゼの小サ ブユニットの転移ペプチドである請求の範囲第1項記載のDNA構造物。2. The first sequence is a small sample of reprose-1,5-bisphosphate carboxylase. 2. The DNA construct according to claim 1, which is a transfer peptide of buunit. 3.前記第2配列が、前記第1配列に結合された天然の配列であり、そして約1 4〜18個のコドンのものである請求の範囲第1項記載のDNA構造物。3. the second sequence is a native sequence linked to the first sequence, and about 1 2. A DNA construct according to claim 1, which has 4 to 18 codons. 4.武装された又は武装されていないTi−又はRi−プラスミドにその末端で 結合されている請求の範囲第1項記載のDNA構造物。4. armed or unarmed Ti- or Ri-plasmids at their ends. The DNA structure according to claim 1, which is linked to the DNA structure of claim 1. 5.前記第1配列がリブロース−1.5−ビスリン酸カルボキシラーゼの小サブ ユニットの転移ペプチドであり;そして前記第3配列が前記第2配列により置換 された20個までの第1コドンを有するaroA遺伝子である請求の範囲第1項 記載のDNA構造物。5. The first sequence is a small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase. a transfer peptide of the unit; and said third sequence is replaced by said second sequence. Claim 1, which is an aroA gene having up to 20 first codons The DNA constructs described. 6.(1)植物細胞において機能的な転移ペプチド及びプロセッシングシグナル から成る第1ペプチド領域;(2)約6〜20個のアミノ酸の極性領域;及び( 3)クロロブラストタンパク質の機能を有するペプチドから成る第2ペプチド領 域を含んで成るタンパク質。6. (1) Functional transfer peptides and processing signals in plant cells (2) a polar region of about 6 to 20 amino acids; and ( 3) Second peptide region consisting of a peptide having the function of chloroblast protein A protein consisting of a region. 7.前記極性領域が前記第1ペプチド領域に結合された天然の配列である請求の 範囲第6項記載のタンパク質。7. 2. The polar region is a natural sequence linked to the first peptide region. Protein according to range item 6. 8.前記転移ペプチドがリブロース−1.5−ビスリン酸カルボキシラーゼの小 サブユニットの転移ペプチドであり、そして前記第2ペプチド領域が前記極性領 域により置換された20個までのN−末端のアミノ酸を有するaroA遺伝子で ある請求の範囲第6項記載のタンパク賃。8. The transfer peptide is a small protein of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase. a transfer peptide of the subunit, and the second peptide region is the polar region. In the aroA gene with up to 20 N-terminal amino acids replaced by A protein according to claim 6. 9.(1)植物のacp遺伝子の転移ペプチド及びプロセッシングシグナルから 成る第1ペプチド領域;(2)成熟acpのN−末端をコードする12〜30個 のコドン;及び(3)acp以外のクロロブラストタンパク質の機能を有するペ プチドから成る第2ペプチド領域を含んで成るタンパク質。9. (1) From the transferred peptide and processing signal of the plant acp gene (2) 12 to 30 peptide regions encoding the N-terminus of mature ACP; codon; and (3) a peptide having the function of a chloroblast protein other than acp. A protein comprising a second peptide region consisting of a peptide. 10.植物中のクロロプラストオルガネラ中に対象の遺伝子を導入するための方 法であって: 1)植物において機能的な転写及び翻訳開始領域;2)転移ペプチド及びプロセ ッシングシグナルをコードする第1DNA配列; 3)少なくとも2種の陽性に荷電されたアミノ酸を含んで成る極性領域をコード する約8〜20個のコドンのDNA配列; 4)植物の遺伝子以外の対象の遺伝子をコードする第3DNA配列;及び 植物において機能的な転写及び翻訳終結領域を転写の方向に含んで成るDNA構 造物を含んで成るDNA配列をそれらのゲノムに有する植物を成長せしめ、それ によって前記DNA配列が翻訳され、前記転移ペプチド、プロセッシングシグナ ル、極性領域及び対象の前記遺伝子の翻訳生成物を含んで成るタンパク質が生成 され、そして前記タンパク質が前記クロロブラストに転位され、そして前記転移 ペプチドが除去されることを含んで成る方法。10. For introducing the target gene into chloroplast organelles in plants The law is: 1) Functional transcription and translation initiation regions in plants; 2) Transfer peptides and processes a first DNA sequence encoding a signal; 3) Encodes a polar region comprising at least two positively charged amino acids DNA sequence of about 8 to 20 codons; 4) a third DNA sequence encoding a gene of interest other than a plant gene; and A DNA structure comprising functional transcription and translation termination regions in the direction of transcription in plants. grow plants that have DNA sequences in their genomes that contain the The DNA sequence is translated by the transfer peptide, the processing signal A protein comprising a polar region and a translation product of said gene of interest is produced. and the protein is translocated to the chloroblast, and the translocated A method comprising: the peptide being removed. 11.請求の範囲第1項記載の構造物を含んで成る植物細胞。11. A plant cell comprising a structure according to claim 1.
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