KR20010040337A - Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host - Google Patents

Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host Download PDF

Info

Publication number
KR20010040337A
KR20010040337A KR1020007007808A KR20007007808A KR20010040337A KR 20010040337 A KR20010040337 A KR 20010040337A KR 1020007007808 A KR1020007007808 A KR 1020007007808A KR 20007007808 A KR20007007808 A KR 20007007808A KR 20010040337 A KR20010040337 A KR 20010040337A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nucleic acid
plant
viral
gene
acid sequence
Prior art date
Application number
KR1020007007808A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
델라-시오파가이
어윈로버트엘.
피츠마우리스웨인피.
한리캐슬린엠.
쿠마가이몬토에이취.
린드보존에이.
맥기데이비드알.
패지트할에스.
포그그레고리피.
Original Assignee
맥기 데이비드 알
라지 스케일 바이올로지 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 맥기 데이비드 알, 라지 스케일 바이올로지 코퍼레이션 filed Critical 맥기 데이비드 알
Publication of KR20010040337A publication Critical patent/KR20010040337A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1034Isolating an individual clone by screening libraries
    • C12N15/1079Screening libraries by altering the phenotype or phenotypic trait of the host
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids

Abstract

본 발명은 효과적인 발현을 위해서 숙주 생물체로 핵산 서열을 감염시킴에 의해서 핵산 서열의 기능을 빠르게 결정하는 방법에 관한 것으로서, 발생되는 표현형 및 생화학적 변화로, 숙주 생물체로 형질감염된 핵산의 기능을 분석하며, 또한 본 발명은 효과적인 발현을 위해서 핵산 서열로 숙주를 형질감염시킴에 의해서 내인성 유전자를 사일런싱하는 방법을 제공하며, 본 발명은 또한 핵산 서열 변이체의 라이브러리를 발현시키기위해서 바이러스 벡터를 사용하여 RNA 및 단백질의 소망하는 기능을 선택하는 방법을 제공하고, 또한 본 발명은 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for rapidly determining the function of a nucleic acid sequence by infecting the nucleic acid sequence with a host organism for effective expression, and to analyze the function of the nucleic acid transfected into the host organism with the resulting phenotype and biochemical changes. In addition, the present invention provides a method for silencing endogenous genes by transfecting a host with a nucleic acid sequence for effective expression, and the present invention also provides RNA and viral vectors to express a library of nucleic acid sequence variants. Provided are methods for selecting the desired function of a protein, and the present invention also provides a method for inhibiting endogenous proteases of a plant host.

Description

누클레오티드 서열을 숙주로 형질감염시켜 이 누클레오티드 서열의 기능 및 이 누클레오티드 서열이 코딩하는 단백질을 결정하는 방법{METHOD OF DETERMINING THE FUNCTION OF NUCLEOTIDE SEQUENCES AND THE PROTEINS THEY ENCODE BY TRANSFECTING THE SAME INTO A HOST}METHOD OF DETERMINING THE FUNCTION OF NUCLEOTIDE SEQUENCES AND THE PROTEINS THEY ENCODE BY TRANSFECTING THE SAME INTO A HOST}

본 출원은 1998년 1월 16일에 출원된 미국 특허출원 제 09/008,186호의 일부연속출원이며, 이는 전문으로 통합된다.This application is a partial consecutive application of US patent application Ser. No. 09 / 008,186, filed January 16, 1998, which is incorporated in its entirety.

식물 게놈 프로젝트는 인간 게놈 프로젝트에 필적할만큼 큰 흥미가 있다. 옥수수, 대두 및 쌀(이것에만 한정시키는 것이 아니라, 예를 들자면)을 포함한 귀중하고 기초적인 농업용 식물이 상기 프로젝트의 표적이 되는데, 왜냐하면 이것을 통해 얻어진 정보는 세계 식량 생산을 증가시키고, 농업생산물의 품질과 가치를 향상시키는데 매우 유익한 것으로 판명되기 때문이다. 미국 의회는 옥수수 게놈 프로젝트를 시작할 것을 고려하고 있다. 옥수수 게놈에 숨겨진 유전적 특질을 해명함으로써, 상기 프로젝트는 곡류 농작물의 일반적인 병을 이해하고, 대항하는 것을 도울 수 있다. 또한, 곡류 산출량을 증가시키고, 가뭄, 해충, 염분 및 그외 다른 극한환경 조건에 저항할 수 있는 식물로 조작하고자 하는 노력에 크게 고무되었다. 2050년에는 세계 인구가 2배로 증가된다는 것을 고려하면 상기 개발은 매우 중요하다. 현재, 전인류 식량의 60%를 제공하는 4가지 종류는 밀, 쌀, 옥수수 및 감자인데, 이들 식물의 생산성을 증가시키고자 하는 전략은 유전자 연구의 결과로 측정되는 미지의 유전자 서열의 작용을 얼마나 빨리 발견하느냐에 달려있다. 더욱이, 상기 정보는 예를 들어 약제와 같은 인간 및 동물의 건강에 유용한 제품 및 유전자를 식별할 수 있게 한다.The plant genome project is of great interest comparable to the human genome project. Precious and basic agricultural plants, including but not limited to corn, soybeans and rice, for example, are targeted by the project because the information gained from this increases global food production and the quality of agricultural products. This is because it turns out to be very beneficial for the purpose of improving the value and value. The US Congress is considering starting a corn genome project. By elucidating the genetic traits hidden in the corn genome, the project can help to understand and combat common diseases of cereal crops. It has also been greatly encouraged by efforts to increase grain yields and manipulate plants into plants that are resistant to drought, pests, salts and other extreme environmental conditions. The development is very important given that the world population will double in 2050. Currently, the four types that provide 60% of all human food are wheat, rice, corn and potatoes, and the strategy to increase the productivity of these plants is to determine how the unknown gene sequences work as a result of genetic research. It depends on whether you find it quickly. Moreover, the information makes it possible to identify products and genes useful for the health of humans and animals, such as, for example, drugs.

상기와 같은 노력을 돕기위해 제안되는 한가지 전략은 발현된 유전자를 식별하는데 사용될 수 있는 발현서열태그(expressed sequence tag:EST) 데이터베이스를 만드는 것이다. 발현서열태그의 축적과 분석은 게놈 연구의 중요한 요소이다. EST 데이터는 유전자 산물을 식별하는데 이용될 수 있으며, 따라서 유전자 클로닝을 가속화시킬 수 있다. 다양한 서열 데이터베이스는 진행중인 시퀀싱 노력으로 인한 엄청난 양의 서열 정보들 사이의 관계를 설명하고, 저장함으로써 달성될 수 있다. 어떤 사람들은 옥수수에 대해서는 500,000 ETS, 쌀, 밀, 귀리, 보리 및 사탕수수 각각에 대해서는 100,000 ETS를 시퀀싱할 것을 주장해 왔다. 상기 식물 종의 게놈을 시퀀싱하는 노력은 의심의 여지도 없이 산출되는 서열 데이터와 공유되는 이들 컴퓨터 데이터에 달려있다. 아라비도프시스 살리아나(arabidopsis thaliana)는 유전자의 기능을 발견하기 위한 매력적인 표적인데, 왜냐하면 매우 큰 EST 세트가 이미 이 유기체내에서 만들어진바 있으며, 상기 서열태그는 예상되는 아라비도프시스 유전자의 50% 이상이다.One strategy that has been proposed to assist such efforts is to create an expressed sequence tag (EST) database that can be used to identify expressed genes. Accumulation and analysis of expression sequence tags is an important component of genomic research. EST data can be used to identify gene products, thus accelerating gene cloning. Various sequence databases can be achieved by describing and storing relationships between enormous amounts of sequence information resulting from ongoing sequencing efforts. Some have suggested sequencing 500,000 ETS for corn and 100,000 ETS for rice, wheat, oats, barley and sugarcane respectively. Efforts to sequence the genome of the plant species depend on these computer data shared with the resulting sequence data without a doubt. Arabidopsis thaliana is an attractive target for discovering the function of genes because a very large set of ESTs has already been made in this organism, and the sequence tag is more than 50% of the expected Arabidopsis gene. to be.

(미생물 및 인간과 관련하여) 몇몇 중요한 곡류 게놈 크기를 측정하는 것이 제안되어 왔다. 이것에는 약 4억3천만개의 염기 또는 약 20,000개의 유전자를 갖는 오리자 사티바(Oryza sativa)(쌀), 약 7억6천만개의 염기 또는 약 30,000개의 유전자를 갖는 소르검 비컬러(Sorghum bicolor)(쌀), 약 20억개의 염기 또는 약 30,000개의 유전자를 갖는 제아 메이즈(Zea mays)(옥수수) 및 약 160억개의 염기 또는 약 30,000개의 유전자를 갖는 트리티쿰 애스티붐(Triticum aestivum)(밀)이 포함된다.It has been proposed to measure some important grain genome sizes (with respect to microbes and humans). This includes Oryza sativa (rice) with about 430 million bases or about 20,000 genes, Sorghum bicolor with about 760 million bases or about 30,000 genes. (Rice), Zea mays (corn) with about 2 billion bases or about 30,000 genes and Triticum aestivum (wheat) with about 16 billion bases or about 30,000 genes This includes.

유전자 기능을 결정할 수 있다면, 산출되는 서열 정보을 사용할 수 있는 잠재성은 엄청나다. 수많은 바람직한 특질을 식량 및 섬유질 농작물에 전달하기 위한 농업용 상업적인 씨앗으로 조작가능하며, 이로인해 농업 생산량 및 세계 식량 공급을 향상시킬 수 있다. 상업적인 씨앗에 관한 연구 및 개발은 지금까지는 일차적으로 전통적인 식물 품종개량에 촛점을 맞추어 왔으나, 그러나 식물 특질에 관한 생명공학에 대한 관심도 증가되어 왔다. 외떡잎식물 및 쌍떡잎식물 모두에 있어서, 관련된 게놈 및 상기 식물에 함유된 유전자 기능에 관한 지식은 상기 기술로부터 긍정적인 효과를 이해하는데 있어 필수적이다.If gene function can be determined, the potential for using the resulting sequence information is enormous. It is operable with agricultural commercial seeds for the delivery of numerous desirable traits to food and fiber crops, thereby improving agricultural production and global food supply. Research and development on commercial seeds have been primarily focused on improving traditional plant varieties, but interest in biotechnology on plant traits has also increased. For both monocotyledonous and dicotyledonous plants, knowledge of the associated genome and the gene function contained in the plant is essential for understanding the positive effects from the technique.

씨앗에 있어서 게놈 연구는 잠재적으로 크게 영향을 미친다. 예를 들면, 목화에 있어서의 유전자 프로파일링을 통해 섬유 세포에서 주로 발현되는 유전자 형태를 이해할 수 있다. 이들 유전자로부터 유도된 유전자 및 프로모터는 증가된 강도 또는 "내부(built-in)" 섬유 색깔에 대한 목화 섬유의 유전공학에 있어 중요하다. 식물 품종개량에 있어서, 생리학적 특질 분석과 결합시킨 유전자 프로파일링을 통해 품종개량을 돕는 마커에 있어서 점점 중요해지는 예견되는 마커를 식별할 수 있다. 산출량, 품질, 건강, 외관, 색깔, 맛 등에 대해 중요한 유전자를 위한 특정 농작물의 DNA 서열을 분석하는 것은 농작물 향상에 있어 매우 중요한 것이다.Genomic research has potentially greatly influenced seeds. For example, gene profiling in cotton can understand the gene morphology that is mainly expressed in fiber cells. Genes and promoters derived from these genes are important in the genetic engineering of cotton fibers for increased strength or "built-in" fiber color. In plant cultivation, gene profiling combined with physiological characterization can identify markers that are becoming increasingly important for markers that aid cultivation. Analyzing the DNA sequence of specific crops for genes that are important for yield, quality, health, appearance, color, taste, etc., is crucial for crop improvement.

식물 숙주내 외인성 DNA 및 RNA을 발현시키는 적당한 벡터를 개발하고자 하는 분야에 관한 연구가 진행되어 왔다. 알퀴스트(Ahlquist)의 미국특허 제 4,885,248호 및 제5,173,410호에는 외인성 유전자 물질을 식물 숙주로 발현시키기 위해서 전달시키기에 유용한 전달 벡터를 고안하기 위한 예비작업이 기술되어 있다. 하이브리드 RNA 바이러스 및 RNA 형질전환 벡터에 관한 부가적인 양태는 알퀴스트외 다수의 미국특허 제 5,466,788호, 제5,602,242호, 제5,627,060호 및 제 5,500,360호에 개시되어 있으며, 상기 모든 문헌은 전문으로 통합된다. 돈슨(Donson)외 다수의 미국특허 제5,316,931호, 제5,589,367호 및 제5,866,785호는 식물에 있어섯 외인성 유전자 물질의 시스템 발현에 적당한 식물 바리러스 벡터를 처음으로 설명하고 있으며, 이는 전문으로 통합된다. 돈슨외 다수는 외인성 유전자의 시스템 발현을 촉진하는 이종 서브게놈 프로모터를 갖는 식물 바이러스 벡터를 개시한다. 칼링톤(Carrington)외 다수의 미국특허 제 5,491,076호는 또한 식물에 있어서 외인성 유전자를 발현하는데 유용한 특정 포티바이러스(potyvirus) 벡터를 개시한다. 칼링톤외 다수에 의해 개시된 발현 벡터는 바이러스 폴리단백질으로부터 이종 단백질을 절단하는 바이러스 폴리단백질 프로테아제의 특이한 능력을 이용하는 것으로 특징지워진다. 이것에는 담배 에치 바이러스(Tobacco Etch Virus)와 같은 포티바이러스가 포함된다. 부가적으로 적당한 벡터는 미국특허 제5,811,633호 및 미국특허출원 제08/324,003호에 개시되어 있는데, 상기 서류 모두는 전문으로 통합된다.Research has been conducted in the field of developing suitable vectors for expressing exogenous DNA and RNA in plant hosts. US Patent Nos. 4,885,248 and 5,173,410 to Ahlquist describe preliminary work to design a delivery vector useful for delivering exogenous genetic material for expression in a plant host. Additional aspects of hybrid RNA viruses and RNA transformation vectors are disclosed in Alquist et al. In US Pat. Nos. 5,466,788, 5,602,242, 5,627,060, and 5,500,360, all of which are incorporated by reference in their entirety. Donson et al., U.S. Pat.Nos. 5,316,931, 5,589,367 and 5,866,785, describe for the first time a plant Barrier's vector suitable for systemic expression of mushroom exogenous genetic material in plants, which is incorporated in its entirety. Donson et al. Disclose plant viral vectors with heterologous subgenomic promoters that promote systemic expression of exogenous genes. Carlington et al., US Pat. No. 5,491,076, also disclose certain potyvirus vectors useful for expressing exogenous genes in plants. Expression vectors disclosed by Carlington et al. Are characterized by utilizing the specific ability of viral polyprotein proteases to cleave heterologous proteins from viral polyproteins. This includes fortiviruses such as the Tobacco Etch Virus. Additionally suitable vectors are disclosed in U.S. Patent 5,811,633 and U.S. Patent Application 08 / 324,003, all of which are incorporated in their entirety.

식물에서 비바이러스성 외인성 유전자의 도입 및 발현을 위한 식물 RNA 바이러스의 구성은 브리슨(Brisson)외 다수의「Methods in Enzymology 118:659(1986)」, 구즈먼(Guzman)외 다수의「Communications in Molecular Biology: Viral Vectors, Cold Spring Harbor Laboratory, 페이지 172-189 (1998)」, 다우슨(Dawson)외 다수의「Virology 172:285-292(1989)」, 다카마츠(Takamatsu)외 다수의「EMBO J. 6:307-311 (1987)」, 프렌치(French)외 다수의「Science 231:1924-1297 (1986)」 및 다카마츠외 다수의「FEBS Letters 269:73-76 (1990)」에 개시되어 있다. 그러나, 상기 바이러스 벡터는 식물내 시스템 스프레딩, 및 전체 식물에서 다수의 식물 세포내 비바이러스성 외인성 유전자의 발현하는 것을 나타내는 것은 불가능하다. 더욱이, 상기 바이러스 벡터 중 대다수는 비바이러스성 외인성 유전자를 지속하기에는 안정하지 못한 것으로 판명되었다. 그러나, 돈슨(Donson)외 다수의 미국특허 제 5,316,931호, 제 5,589,367호 및 제5,866,785호, 터펜(Turpen)외 다수의 미국특허 제 5,811,653호, 칼링톤외 다수의 미국특허 제 5,491,076호 및 미국특허 동시 계속 출원 제 08/324,003호에 개시되어 있는 바이러스 벡터는 식물 세포를 외인성 유전자 물질로 감염시킬 수 있고, 식물내 전체적인 스프레딩을 가능케하고, 국부적으로 또는 전체적으로 식물 세포에 함유된 비바이러스성 외인성 유전자를 발현시킬 수 있는 것으로 판명되었다. 유사하게, 외인성 유전자 물질의 더 우수한 감염성 및 강화된 국부적으로 또는 전체적으로 발현된 부가적인 매개체는 독립적으로 또는 상기 특허 및 상기 계속출원에 개시되어 있는 벡터를 향상시킴으로써 개발될 수 있다. 본 출원에 인용된 모든 특허, 특허출원 및 참고문헌은 이후에 전문으로 통합된다.The composition of plant RNA viruses for the introduction and expression of non-viral exogenous genes in plants is described by Methods in Enzymology 118: 659 (1986), Guzman et al. Communications in Molecular. Biology: Viral Vectors, Cold Spring Harbor Laboratory, pages 172-189 (1998), Dowson et al. Virology 172: 285-292 (1989), Takamatsu et al. 6: 307-311 (1987), French et al., Science 231: 1924-1297 (1986), and Takamatsu et al., FEBS Letters 269: 73-76 (1990). However, it is impossible for such viral vectors to show intracellular plant spreading and the expression of nonviral exogenous genes in many plant cells in the whole plant. Moreover, many of these viral vectors have been found to be unstable to sustain nonviral exogenous genes. However, Donson et al., U.S. Pat.Nos. 5,316,931, 5,589,367 and 5,866,785, Turpen et al., U.S. Patent 5,811,653, Carlington et al. U.S. Patent 5,491,076 and U.S. Pat. Viral vectors disclosed in Application 08 / 324,003 can infect plant cells with exogenous genetic material, enable global spreading in plants, and express nonviral exogenous genes contained locally or in whole plant cells. It turned out to be possible. Similarly, better infectious and enhanced locally or wholly expressed additional mediators of exogenous genetic material can be developed independently or by enhancing the vectors disclosed in the patent and the above-mentioned patent application. All patents, patent applications, and references cited in this application are hereby incorporated in their entirety.

재조합 식물 바이러스 핵산 및 재조합 바이러스, 가령 식물 세포를 감염시키고, 외인성 유전자 물질을 전체적으로 발현시키는 돈슨외 다수가 예시한 바리러스는 일반적으로 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 적어도 하나의 비네이티브 식물 서브게놈 프로모터, 식물 바이러스 코트(coat) 단백질 코딩 서열 및 적어도 하나의 비네이티브 핵산 서열로 구성되는 것을 특징으로 한다. 식물 숙주내 비네이티브 핵산을 전체적으로 발현하는 상기 식물 바이러스 핵산을 사용하는 것에 대한 가치는 중요하다. 상기 방법이 비네이티브 핵산의 기능을 보다 상세하게 설명하기 위한 합리적인 디자인과 결합된다면 시퀀싱 노력으로 생성되는 많은 양의 서열 정보를 이해하는데 있어 상당히 발전하게 될 것이다.Recombinant plant virus nucleic acids and recombinant viruses, such as Barryrus exemplified by Donson et al., Which infect plant cells and express the exogenous genetic material as a whole, are generally native plant virus subgenomic promoters, at least one nonnative plant subgenomic promoter, Plant viral coat protein coding sequence and at least one non-native nucleic acid sequence. The value of using such plant viral nucleic acids which express non-native nucleic acids in a plant host as a whole is important. Combined with a reasonable design to explain the function of the non-native nucleic acid in more detail, the method would be a significant advance in understanding the large amount of sequence information generated by sequencing efforts.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 첫번째 양태는 핵산 서열을 국부적으로 또는 전체적으로 발현시키 위해서 유기체내로 핵산 서열을 형질감염시킴으로써, 가령 박테리아, 효모, 식물 또는 동물과 같은 숙주 유기체내 유전자의 기능 및 상기 유전자가 코딩하는 단백질을 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명자는 유기체를 관심있는 핵산으로 형질감염시킴으로써 핵산 서열의 기능 및 상기 핵산 서열이 코딩하는 단백질을 결정하는 방법을 결정하였는데, 이로써 유전자를 포함한 상기 핵산의 기능을 보다 상세하게 설명하고, 그 결과 게놈 분야에 퍼져있는 정보를 빠르게 이용할 수 있게 된다.A first aspect of the invention involves transfecting a nucleic acid sequence into an organism to locally or globally express the nucleic acid sequence, thereby determining the function of the gene in the host organism, such as bacteria, yeast, plants or animals, and the proteins encoded by the gene. It is about how to. The inventors have determined how to determine the function of the nucleic acid sequence and the protein encoded by the nucleic acid sequence by transfecting the organism with the nucleic acid of interest, thereby describing in more detail the function of the nucleic acid, including the gene, and as a result the genome. You will be able to quickly access the information in the field.

한 구체예에 있어서, 핵산은 식물 숙주로 도입되는데. 여기서 식물 숙주는 외떡잎식물 또는 쌍떡잎식물, 식물 조직 또는 식물 세포일 수 있다. 바람직하게, 핵산은 식물 바이러스 핵산에 의해 도입된다. 상기 식물 바이러스 핵산은 비네이티브 핵산 서열의 유지 및 전사 또는 발현에 적당하며, 식물 숙주에서 상기 서열을 국부적으로 또는 전체적으로 전사하거나 발현시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 방법에 있어서 유용한 특히 바람직한 재조합 식물 바이러스 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열 및 적어도 하나의 비네이티브 핵산 서열을 포함한다.In one embodiment, the nucleic acid is introduced into a plant host. Here, the plant host may be a monocotyledonous plant or a dicotyledonous plant, plant tissue or plant cell. Preferably, the nucleic acid is introduced by plant viral nucleic acid. The plant viral nucleic acid is suitable for the maintenance and transcription or expression of non-native nucleic acid sequences, and can be transcribed or expressed locally or in whole in the plant host. In particular, particularly preferred recombinant plant viral nucleic acids useful in the methods of the invention include native plant virus subgenomic promoters, plant virus coat protein coding sequences and at least one non-native nucleic acid sequence.

본 발명에 따라 사용된 어떤 바이러스 벡터는 재조합 식물 바이러스에 의해 코딩된 코트 단백질로 피막될 수 있다. 재조합 식물 바이러스 핵산 또는 재조합 식물 바이러스는 식물과 같은 적당한 숙주를 감염시키는데 사용될 수 있다. 재조합 식물 바이러스 핵산은 숙주내에서 복제될 수 있고, 숙주내에서 국부적으로 또는 전체적으로 스프레딩 될 수 있으며, 소망하는 생성물을 제조하기 위해서 숙주내에서 비네이티브 핵산의 전사 또는 발현가능하다. 상기 생성물로는 효소, 복잡한 생체분자, 리보자임를 함유하는 유용한 폴리펩티드 또는 단백질, 또는 포지티브센스 또는 안티센스 RNA 발현으로부터 결과되는 폴리펩티드 또는 단백질 생성물을 예로 들 수 있다. 더욱이, 선택적인 구체예에 있어서, 관심있는 핵산은 바이러스 벡터의 게놈성 DNA 또는 RNA로 발현될 수 있는데, 이로인해 게놈 프로모터 제어하에 있게 된다.Any viral vector used in accordance with the present invention may be encapsulated with a coat protein encoded by a recombinant plant virus. Recombinant plant virus nucleic acids or recombinant plant viruses can be used to infect a suitable host such as a plant. Recombinant plant viral nucleic acids can be replicated in the host, can be spread locally or entirely in the host, and can be transcribed or expressed in a nonnative nucleic acid in the host to produce the desired product. Such products include, for example, useful polypeptides or proteins containing enzymes, complex biomolecules, ribozymes, or polypeptides or protein products resulting from positive or antisense RNA expression. Moreover, in an alternative embodiment, the nucleic acid of interest can be expressed in the genomic DNA or RNA of a viral vector, thereby leaving it under genomic promoter control.

본 발명에 따라 사용된 어떤 다른 바이러스 벡터는 제조합 동물 바이러스 또는 그 일부로 구성되어 있다. 마찬가지로, 상기 동물 바이러스 벡터는 동물과 같은 적당한 숙주를 감염시키는데 유용하다. 재조합 동물 바이러스 핵산은 숙주내 복제, 숙주내 전체적 또는 국부적 스프레딩, 및 소망하는 생성물을 제조하기 위해서 숙주내 비네이티브 핵산의 전사 또는 발현이 가능하다.Any other viral vector used in accordance with the present invention consists of a synthetic animal virus or part thereof. Likewise, the animal viral vector is useful for infecting a suitable host such as an animal. Recombinant animal viral nucleic acids are capable of transcription or expression of non-native nucleic acids in a host to produce in-host replication, global or local spreading in the host, and the desired product.

또 다른 구체예에 있어서, 본 발명의 방법은 적어도 하나의 단백질을 코딩하는 바이러스 발현 벡터를 사용하는데, 이는 이 벡터에 의한 단백질분해로 인해 발현되는 적어도 하나의 폴리단백질로부터 배출되는 벡터에 대해 비네이티브인 적어도 하나의 단백질을 코딩한다.In another embodiment, the methods of the present invention use a viral expression vector encoding at least one protein, which is non-native for vectors that are released from at least one polyprotein expressed due to proteolysis by this vector. At least one protein is encoded.

본 발명에 따른 또 다른 바람직한 구체예에 있어서, 식물 바이러스 코트 단백질 및 관심있는 핵산의 아미노산 생성물의 융합을 발현하도록 코딩하는 재조합 식물 바이러스가 사용된다.In another preferred embodiment according to the invention, a recombinant plant virus is used which encodes to express the fusion of the plant virus coat protein and the amino acid product of the nucleic acid of interest.

본 발명의 방법에 따른 또 다른 바람직한 구체예에 있어서, 유전자를 포함하는 관심있는 핵산 서열은 숙주 유기체를 감염시키는 바이러스와 같은 적당한 벡터 구성물내에 배치될 수 있다. 다시 말해, 본 방법은 숙주 유기체를 감염시키는데 사용되는 벡터내에서 관심있는 핵산 서열의 위치에 대한 고려없이 실시될 수 있다. 본 발명은 어떤 특정한 바리어스 구성물에 제한되는 것이 아니라, 구체적으로 모든 실시가능한 구성물을 사용하는 것으로 이해될 수 있다. 당업자라면 상기 구체예들은 가령 식물과 같은 숙주 유기체에서 핵산을 국부적으로 또는 전체적으로 발현시키기에 유용한 많은 구성물을 단지 대표한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상기 모든 구성물은 본 발명의 범위내에 포함된다.In another preferred embodiment according to the method of the invention, the nucleic acid sequence of interest comprising the gene can be placed in a suitable vector construct, such as a virus, that infects the host organism. In other words, the method may be practiced without consideration of the position of the nucleic acid sequence of interest in the vector used to infect the host organism. It is to be understood that the present invention is not limited to any particular varial construct, but specifically uses all possible constructs. Those skilled in the art will appreciate that the above embodiments merely represent many of the constructs useful for locally or totally expressing a nucleic acid in a host organism, such as a plant. All such constructs are included within the scope of this invention.

당업자라면 일단 가령 식물, 식물 세포, 형질전환 식물, 동물 또는 동물 세포에서 국부적 또는 전체적으로 발현된후, 핵산의 기능을 결정하는 많은 방법이 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 첫번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 상보성 분석으로 결정될 수 있다. 다시 말해, 관심있는 핵산의 기능은 관심있는 핵산을 도입함으로써 유전자의 기능을 교체하였거나 또는 증대시킨 유전자 또는 내인성 유전자를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 상기 현상에 관한 토론은 나폴리(Napoli)외 다수의「The Plant Cell 2:279-289 (1990)」에 제시되어 있다. 두번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 당 기술분야에 공지되어 있는 방법 중 하나에 따른 효소반응으로부터 기질 또는 생성물의 축적에 있어서 생화학적 변화을 분석함으로써 결정될 수 있다. 세번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 형태학적 분석 또는 거시적 분석 또는 미시적 분석을 포함하는 방법에 의해 숙주내 표현형 변화를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 네번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 핵산 발현의 결과로서 숙주 유기체내에서 변화될 수 있는 생화학경로에 있어서의 변화를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 다섯번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 핵산 발현의 결과로서 세포의 세포질내에서 내인성 유전자의 발현 억제를 관찰하기 위한 당 기술분야에 공지된 기술을 이용하여 결정될 수 있다. 여섯번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 핵산 발현의 결과로서 RNA 또는 단백질 프로파일의 변화를 관찰하기 위한 당 기술분야에 공지된 기술을 이용하여 결정될 수 있다. 일곱번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 예를 들어 제초제 및 약학적 성분과 같은 유해한 독성 기질 존재하에서 생존능력을 유지하거나 증대할 수 있는 식물 또는 인간의 세포 및 조직과 같은 유기체를 선택함으로써 결정될 수 있다.Those skilled in the art will readily appreciate that there are many ways to determine the function of a nucleic acid once it has been expressed locally or in whole, such as in a plant, plant cell, transgenic plant, animal or animal cell. In a first embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by complementarity analysis. In other words, the function of the nucleic acid of interest can be determined by observing a gene or endogenous gene that has altered or augmented the function of the gene by introducing the nucleic acid of interest. A discussion of this phenomenon is presented in Napoli et al. The Plant Cell 2: 279-289 (1990). In a second embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by analyzing biochemical changes in the accumulation of the substrate or product from the enzymatic reaction according to one of the methods known in the art. In a third embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by observing phenotypic changes in the host by methods including morphological analysis or macroscopic analysis or microscopic analysis. In a fourth embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by observing a change in the biochemical pathway that can be changed in the host organism as a result of nucleic acid expression. In a fifth embodiment, the function of the nucleic acid can be determined using techniques known in the art to observe the inhibition of expression of endogenous genes in the cytoplasm of cells as a result of nucleic acid expression. In a sixth embodiment, the function of the nucleic acid can be determined using techniques known in the art to observe changes in RNA or protein profiles as a result of nucleic acid expression. In a seventh embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by selecting organisms, such as cells or tissues of plants or humans, which can maintain or increase viability in the presence of harmful toxic substrates such as, for example, herbicides and pharmaceutical components. have.

본 발명의 두번째 양태는 핵산을 형질전환 숙주내에서 핵산을 발현시키기에 적당한 식물 또는 동물 바이러스 핵산과 같은 바이러스 핵산에 의해 숙주내로 도입함으로써 숙주내에서 내인성 유전자가 발현되지 않도록 하는 방법에 관한 것이다. 한 구체예에 있어서, 숙주는 식물이지만, 당업자라면 가령 박테리아, 효모 및 사람을 포함한 동물과 같은 다른 숙주도 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 방법은 내인성 숙주 유전자 호몰로그(homolog)의 후전사 유전자를 발현되지 않도록 하는 원리를 이용한다. 형질감염된 비네이티브 핵산의 복제 메커니즘은 센스 및 안티센스 RNA 서열을 생성하기 때문에, 비네이티브 핵산 삽입체의 위치는 제공되는 유전자를 발현되지 않도록 하는 것에 결정적이지 않다. 특히, 본 양태는 식물에서 종종 발견되는 다중유전자군이 발현되지 않도록 하는 것에 특히 유용하다. 종래기술로는 식물에서 다중유전자군이 발현되지 않도록 하기 위한 효과적인 방법을 설명하지 못했다.A second aspect of the invention relates to a method of introducing an nucleic acid into a host by viral nucleic acid, such as a plant or animal viral nucleic acid suitable for expressing the nucleic acid in a transgenic host, such that the endogenous gene is not expressed in the host. In one embodiment, the host is a plant, but one of ordinary skill in the art will appreciate that other hosts may be used, such as, for example, bacteria, yeast, and animals including humans. This method uses the principle of not expressing the posttranscriptional gene of the endogenous host gene homolog. Since the replication mechanism of the transfected non-native nucleic acid produces sense and antisense RNA sequences, the location of the non-native nucleic acid insert is not critical to ensuring that the gene provided is not expressed. In particular, this embodiment is particularly useful for preventing the expression of a group of genes often found in plants. The prior art has not described an effective method for preventing the expression of multiple gene groups in plants.

본 발명의 세번째 양태는 핵산 서열 변이체의 라이브러리를 발현하는 바이러스 벡터를 사용하여 RNA 및 단백질의 소망하는 기능을 선택하는 방법에 관한 것이다. 서열 변이체 라이브러리는 생체외 돌연변이유발 및/또는 재조합에 의해 산출될 수 있다. 빠른 생체외 진화는 바이러스-특이 또는 단백질-특이 기능을 향상시키는데 사용될 수 있다. 특히, 식물 RNA 바이러스 발현 벡터는 핵산 변이체, 바이러스, 식물 또는 기타 소스의 유전자를 포함하는 라이브러리를 가지며, RNA 또는 단백질 생성물내 소망하는 변성 효과를 결정하고, 선택하고, 향상시킬 수 있도록 식물 또는 식물 세포에 적용할 수 있는 수단으로서 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에 있어서, 핵산 셔플링 기술은 셔플링된 유전자 라이브러리를 구성하는데 사용될 수 있다. 바리러스 기원의 랜덤, 세미-랜덤 또는 공지된 서열은 외인성 유전자의 해독 뿐만 아니라 발현 벡터내 외인성 유전자의 유전적 안정성 및 mRNA를 코딩하는 생체내 외인성 유전자의 안정성을 증가시키기 위해서 네이티브 바이러스 서열 및 외인성 유전자 서열 사이의 바이러스 발현 벡터에 삽입될 수도 있다. RNA 및 단백질의 소망하는 기능에는 프로모터 활성, 복제 특성, 해독 효율,(국부적 및 전체적인) 이동성, 신호경로, 또는 바이러스 숙주 범위가 포함된다. 소망하는 기능의 변이는 바이러스 벡터내 서열 변이체를 분석함으로써 결정될 수 있다.A third aspect of the invention relates to a method of selecting the desired functions of RNA and protein using viral vectors expressing a library of nucleic acid sequence variants. Sequence variant libraries can be generated by ex vivo mutagenesis and / or recombination. Rapid ex vivo evolution can be used to enhance virus-specific or protein-specific functions. In particular, plant RNA viral expression vectors have a library comprising genes of nucleic acid variants, viruses, plants or other sources and are capable of determining, selecting and enhancing the desired denaturing effects in RNA or protein products. It can be used as a means applicable to. In a preferred embodiment, nucleic acid shuffling techniques can be used to construct shuffled gene libraries. Random, semi-random, or known sequences of Barrirus origin may be used to enhance the translation of exogenous genes, as well as the genetic stability of exogenous genes in expression vectors and the stability of exogenous genes in vivo that encode mRNA. It can also be inserted into a viral expression vector between sequences. Desired functions of RNA and proteins include promoter activity, replication properties, translational efficiency, (local and overall) mobility, signal pathways, or viral host ranges. Variations in the desired function can be determined by analyzing sequence variants in the viral vector.

바이러스 발현 라이브러리내 유전자 서열의 표현을 증가시키는 방법은 E.coli내 증식의 유전적 결함을 피함으로써 달성될 수 있는데, 예를 들어 본 발명의 바람직한 한 구체예에 있어서, 서열 라이브러리 또는 개별적으로 정렬된 서열을 바이러스 발현 벡터로 클로닝하고, 감염된 바이러스를 재구성하기 위해서 세포-유리 방법이 이용될 수 있는데, 최종 라이게이션 생성물은 전사되고, 얻어지는 RNA는 유전자 기능을 발견하거나 또는 단백질을 제조하는 식물 또는 식물 세포 접종/감염에 이용될 수 있다.Methods of increasing the expression of gene sequences in viral expression libraries can be achieved by avoiding genetic defects of proliferation in E. coli, for example, in one preferred embodiment of the invention, sequence libraries or individually aligned Cell-free methods can be used to clone sequences into viral expression vectors and to reconstruct an infected virus, where the final ligation product is transcribed and the resulting RNA is a plant or plant cell that discovers gene function or makes proteins. It can be used for inoculation / infection.

서열 라이브러리를 스크린하는 기술은 복제 및 바이러스 이동, 벡터내 외인성 유전자 서열 보유, 및 적당한 폴딩(folding)시 새롭고 증대된 바이러스-코딩 기능, 단백질 생성물의 활성 및 발현, 새로운 유전자 발현, 숙주 대사상의 효과 및 식물 외인성 물질에 대한 식물의 내성 또는 민감성을 갖는 개체를 식별하기 위해서 모집단 또는 개체로서 RNA 바이러스 또는 RNA 바이러스 벡터로 도입될 수 있다.Techniques for screening sequence libraries include replication and virus migration, exogenous gene sequence retention in vectors, and new and enhanced virus-coding functions upon proper folding, activity and expression of protein products, new gene expression, effects on host metabolism, and It may be introduced into an RNA virus or RNA viral vector as a population or individual to identify individuals having plant resistance or susceptibility to exogenous plants.

네이티브 바이러스 유전자 서열 또는 이종성 누클레오티드 서열의 변이체는 바이러스 자체에 의해 표현되거나 숙주 식물 또는 바이러스 벡터에 의한 세포상에 부여된 새로운 특성의 배치 또는 개별적인 변이체의 모집단을 스크린하는 방법과 같은 많은 방법에 의해 RNA 바이러스 또는 RNA 바이러스 발현 벡터로 도입될 수 있다. 변이체 모집단은 "숙주": (1)원형질체; (2)전체적인 식물; 또는 (3)전체 식물의 접종된 잎으로 모집단 또는 개별적인 클론으로서 형질감염될 수 있고, 단백질 발현(증가 또는 감소), RNA 발현(증가 또는 감소), 2차 대사물질 또는 바이러스 감염으로 인해 얻거나 잃은 기타 숙주 특성을 식별할 수 있다.Variants of native viral gene sequences or heterologous nucleotide sequences may be RNA viruses by many methods, such as screening a population of individual variants or batches of new features expressed by the virus itself or conferred on cells by host plants or viral vectors. Or RNA viral expression vectors. Variant populations include “hosts”: (1) protoplasts; (2) whole plants; Or (3) the inoculated leaves of the whole plant can be transfected as a population or as individual clones and obtained or lost due to protein expression (increase or decrease), RNA expression (increase or decrease), secondary metabolites or viral infections. Other host characteristics can be identified.

세포 죽음 또는 일반적인 대사 기능에 있어서 하향조절로 결과되는 물질을 갖는 숙주를 처리하기 위해서, GFP(green fluorenscent protein) 또는 그외 선택가능한 마커 유전자 및 변이 서열을 동시에 발현하는 바이러스 벡터는 바이러스 벡터로부터 발현되는 변이 서열에 의해 숙주에 부여되는 현안의 물질에 대한 내성 또는 민감성 수준을 정량적으로 스크린하는데 사용될 수 있다. 정량적인 스크린 푸울 또는 개별적인 감염에 의해, 숙주의 지지되는 신진대사를 가능케하는 특이한 변이 서열을 함유하는 상기 바이러스는 장파 자외선하에서 형광성에 의해 식별된다. 이러한 표현형을 부여하지 않는 것은 형광을 발하지 않거나 약하다. 이러한 방법으로, 플레이트 리더(plate reader)내 다수-웰 디시(multi-well dish)에서 스크린한 높은 산출량은 웰의 평균 형광성이 흡수성(세포 질량 측정)의 비로 표현되는 경우 가능하다. 이 기술은 모집단 또는 개체을 스크린한후, RT-PCR에 의한 소망하는 특질을 부여하는 바이러스 벡터의 서열을 구할 수 있게 하고, 2차 스트린에서 특정 변이 서열을 재스크린할 수 있게 한다.To treat a host with a substance resulting from downregulation in cell death or general metabolic function, a viral vector expressing a green fluorenscent protein (GFP) or other selectable marker gene and variant sequence simultaneously is a variant expressed from a viral vector. It can be used to quantitatively screen the level of resistance or sensitivity to a substance of interest conferred on the host by the sequence. By quantitative screen pools or individual infections, the virus containing a unique variant sequence that enables the supported metabolism of the host is identified by fluorescence under longwave ultraviolet light. Not imparting this phenotype does not fluoresce or is weak. In this way, a high yield screened in a multi-well dish in a plate reader is possible if the average fluorescence of the well is expressed as the ratio of absorbance (cell mass measurement). This technique allows for screening a population or individual, then obtaining the sequence of the viral vector conferring the desired properties by RT-PCR, and rescreening specific variant sequences in the secondary screen.

전사 인자 또는 숙주 세포의 시그널 형질도입 경로에 영향을 미치는 인자는 바이러스 발현 라이브러리로 형질감염되어 분석되는 특이 프로테오믹, mRNA 또는 메타노믹 특질을 사용하여 모니터될 수 있다. 유익한 특질에 대한 특정 단백질 또는 생성물의 기여는 문헌으로부터 공지되어 있지만, 강화되거나 감소된 발현의 새로운 모드는 차례로 상기 특정 발현을 변화시키는 세포 시그널에 반응하는 인자를 발견함으로써 식별될 수 있다. 예를 들면, 시스테민(systemin) 펩티드 또는 프로테아제 억제제와 같은 방어 단백질의 발현을 조절하는 전사 인자는 바이러스 라이브러리로 숙주를 형질감염시킴으써 식별될 수 있고, 시스테민 또는 프로테아제 억제제 또는 그 RNA의 발현은 직접 분석될 수 있다. 반대로, 상기 유전자가 발현되는데 필요한 프로모터는 GFP와 유전학적으로 융합될 수 있고, 일시적인 발현 구성물로서 숙주로 도입되거나 또는 안정한 형질전환 숙주 세포/조직으로 도입될 수 있다. 얻어지는 세포는 바이러스 벡터 라이브러리로 형질감염된다. 숙주는 상대적인 GFP 발현후 벡터 형질감염후 빨리 스크린될 수 있다. 유사하게, 바이러스 라이브러리로 숙주를 형질감염시키는 것과 메틸 자스모네이트로 식물을 처리하는 것을 결합함으로써 이 대사물질에 의해 유도되는 유전자 유발 이벤트를 역전시키거나 강화시키는 서열을 식별할 수 있다. 이러한 접근은 리피(Leafy) 또는 DET2와 같은 식물내 더 많은 생체물질을 촉진하는데 관여하는 다른 인자에 적용될 수 있다. 상기 인자의 발현은 직접 분석될 수도 있고, 또는 GFP에 유전학적으로 융합된 프로모터를 통해 분석될 수도 있다. 상기 기술은 모집단 또는 개체을 스크린한후, RT-PCR에 의한 소망하는 특질을 부여하는 바이러스 벡터의 서열을 구할 수 있게 하고, 2차 스트린에서 특정 변이 서열을 재스크린할 수 있게 한다.Transcription factors or factors affecting the signal transduction pathways of the host cell can be monitored using specific proteomic, mRNA or metaphysical characteristics that are transfected with the virus expression library and analyzed. Contributions of specific proteins or products to beneficial traits are known from the literature, but new modes of enhanced or reduced expression can in turn be identified by finding factors that respond to cellular signals that change that particular expression. For example, transcription factors that regulate expression of protective proteins, such as systemin peptides or protease inhibitors, can be identified by transfecting the host with a viral library, and expression of cysteamine or protease inhibitors or their RNAs may be identified. Can be analyzed directly. In contrast, the promoters needed for the gene to be expressed can be genetically fused with GFP and introduced into the host as transient expression constructs or into stable transgenic host cells / tissues. The resulting cells are transfected with a viral vector library. The host can be screened quickly after vector transfection after relative GFP expression. Similarly, a combination of transfecting a host with a viral library and treating a plant with methyl jasmonate can identify sequences that reverse or enhance gene induced events induced by this metabolite. This approach can be applied to other factors involved in promoting more biomaterials in plants such as Lipy or DET2. Expression of these factors may be assayed directly or via a promoter genetically fused to GFP. The technique allows screening of a population or individual, and then allows the sequence of the viral vector to confer the desired characteristics by RT-PCR, and to rescreen certain variant sequences in the secondary screen.

본 발명의 네번째 양태는 내인성 프로테아제의 내인성 억제제 생성을 유도하는 화합물을 사용하여 식물 숙주를 처리하는 단계로 이루어진 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법에 관한 것이다. 바람직한 한 구체예에 있어서, 자스몬산은 내인성 프로테아제의 내인성 억제제 생성을 유도하는 식물 숙주를 처리하는데 사용될 수 있다. 또 다른 바람직한 구체예에 있어서, 화합물을 사용하여 식물 숙주를 처리함으로써 외인성 핵산 또는 그의 단백질 생성물의 표현이 증가되었다. 특히, 프로테아제 억제제 발현 형질전환 숙주는 바이러스 발현 벡터에 의해 발현되는 단백질 분해를 감소시키는데 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에 있어서, 자스몬산은 바이러스 발현 벡터에 의해 발현되는 단백질 분해를 감소시키기 위해 바이러스 발현 벡터로 감염된 식물을 처리하는데 사용될 수 있다.A fourth aspect of the invention relates to a method of inhibiting an endogenous protease of a plant host, comprising treating the plant host with a compound that induces the production of endogenous inhibitors of the endogenous protease. In one preferred embodiment, jasmonic acid can be used to treat plant hosts that induce the production of endogenous inhibitors of endogenous proteases. In another preferred embodiment, the expression of the exogenous nucleic acid or protein product thereof is increased by treating the plant host with the compound. In particular, protease inhibitor expression transforming hosts can be used to reduce proteolysis expressed by viral expression vectors. In a preferred embodiment, jasmonic acid can be used to treat plants infected with the viral expression vector to reduce proteolysis expressed by the viral expression vector.

본 발명의 다섯번째 양태는 본 발명에 의해 얻어진 유전자 및 그 단편, 누클레오티드 서열 및 유전자 생성물에 관한 것이다. 본 발명은 숙주 유기체내에서 선택된 누클레오티드 서열을 발현하는 것을 특징으로 한다. 당업자라면 상기 누클레오티드 서열의 유전자 생성물이 당 기술분야에 공지되어 있는 기술을 사용하여 분리될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 상기 유전자 생성물은 약제, 제초제 및 다른 유사한 기능과 같은 생물학적 활성을 나타낼 수 있다.A fifth aspect of the invention relates to the genes obtained by the invention and fragments, nucleotide sequences and gene products thereof. The invention is characterized by expressing a selected nucleotide sequence in a host organism. Those skilled in the art will readily appreciate that the gene product of the nucleotide sequence can be isolated using techniques known in the art. The gene product may exhibit biological activity such as drugs, herbicides and other similar functions.

본 발명은 일반적으로 분자생물학 및 식물유전학 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 누클레오티드 서열 및 유전자를 숙주로 형질감염시켜 상기 누클레오티드 서열 및 유전자의 기능을 결정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of molecular biology and plant genetics. In particular, the present invention relates to a method of determining the function of nucleotide sequences and genes by transfecting the nucleotide sequences and genes into a host.

도 1은 벡터 TT01/PSY+를 도시한다.1 shows a vector TT01 / PSY +.

도 2는 벡터 TTO1A/PDS+를 도시한다.2 shows the vector TTO1A / PDS +.

도 3은 벡터 TT01A/CaCCS+를 도시한다.3 shows the vector TT01A / CaCCS +.

도 4는 벡터 TTU51 CTP CrtB를 도시한다.4 shows a vector TTU51 CTP CrtB.

도 5는 벡터 TTOSA1CTP CrtI491을 도시한다.5 shows the vector TTOSA1CTP CrtI491.

도 6은 에르위니아 허비콜라 피토엔 불포화화효소 유전자(플라스미드 pAU211)을 도시한다.Figure 6 shows Erwinia herbola phytoen desaturase gene (plasmid pAU211).

도 7은 플라스미드 KS+/CrtI 491을 도시한다.7 depicts plasmid KS + / CrtI 491.

도 8은 플라스미드 pBS736을 도시한다.8 depicts plasmid pBS736.

도 9는 플라스미드 pBS 712를 도시한다.9 depicts plasmid pBS 712.

도 10은 게놈성 클론의 72kDa 유전자 생성물을 코딩하는 알콜 산호효소 ZZA1을 도시한다.Figure 10 depicts alcohol coral enzyme ZZA1 encoding the 72kDa gene product of genomic clones.

도 11은 플라스미드 TTOS1APE ZZA1을 도시한다.Figure 11 depicts plasmid TTOS1APE ZZA1.

도 12는 플라스미드 TTO1A 103L을 도시한다.12 depicts plasmid TTO1A 103L.

도 13은 플라스미드 TTU51A QSEO #3를 도시한다.13 depicts plasmid TTU51A QSEO # 3.

도 14는 플라스미드 KS+ TVCVK #23을 도시한다.14 depicts plasmid KS + TVCVK # 23.

도 15는 플라스미드 pBS735를 도시한다.15 depicts plasmid pBS735.

도 16은 플라스미드 pBS740을 도시한다.16 depicts plasmid pBS740.

도 17은 플라스미드 pBS723을 도시한다.17 depicts plasmid pBS723.

도 18은 플라스미드 pBS731을 도시한다.18 depicts plasmid pBS731.

도 19는 플라스미드 pBS740 AT #120을 도시한다.19 depicts plasmid pBS740 AT # 120.

도 20은 740 AT #120 대 인간의 ADP-리보실화 인자 (ARF3) M33384의 누클레오티드 서열 배열을 도시한다.20 depicts the nucleotide sequence arrangement of 740 AT # 120 versus human ADP-ribosylation factor (ARF3) M33384.

도 21은 플라스미드 pBS740 AT #88을 도시한다.21 depicts plasmid pBS740 AT # 88.

도 22는 740 AT #88 대 로돕신에 대한 L33574 mRNA의 누클레오티드 서열 배열을 도시한다.Figure 22 depicts the nucleotide sequence arrangement of L33574 mRNA for 740 AT # 88 versus rhodopsin.

도 23은 740 AT #88 대 로돕신에 대한 X07797 옥토퍼스 mRNA의 누클레오티드 서열 배열을 도시한다.FIG. 23 depicts the nucleotide sequence arrangement of X07797 Octopus mRNA for 740 AT # 88 versus rhodopsin.

도 24는 740 AT #88 대 아라비도프시스 이스트(est) ORF ATTS2938의 단백질 서열 배열을 도시한다.24 depicts the protein sequence arrangement of 740 AT # 88 versus Arabidopsis yeast ORF ATTS2938.

도 25는 740 AT #88 대 옥토퍼스 로돕신 P31356의 단백질 서열 배열을 도시한다.25 shows the protein sequence arrangement of 740 AT # 88 versus Octopus Rhodopsin P31356.

도 26은 740 AT #2441 대 도바코 RAN-B1 GTP 결합 단백질의 아미노산 서열 비교를 도시한다.FIG. 26 shows a comparison of amino acid sequences of 740 AT # 2441 versus Tobaco RAN-B1 GTP binding protein.

도 27은 740 AT #2441 대 사람 RAN GTP-결합 단백질의 누클레오티드 서열 비교를 도시한다.27 shows a nucleotide sequence comparison of 740 AT # 2441 versus human RAN GTP-binding protein.

도 28은 세포 유리 클로닝의 개략도이다.28 is a schematic of cell free cloning.

본 발명의 첫번째 양태는 핵산 서열을 유기체내로 형질감염시킴으로써, 가령 박테리아, 효모, 식물 또는 동물과 같은 숙주 유기체에서 유전자의 기능 및 상기 유전자가 코딩하는 단백질을 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명자는 유기체를 관심있는 핵산으로 형질감염시킴으로써 핵산 서열의 기능을 결정하는 방법을 결정하였는데, 이로써 유전자를 포함한 상기 핵산의 기능을 보다 상세하게 설명하고, 그 결과 게놈 분야에 퍼져있는 정보를 빠르게 이용할 수 있게 한다.A first aspect of the invention relates to a method of determining the function of a gene and the protein encoded by the gene in a host organism, such as a bacterium, yeast, plant or animal, by transfecting the nucleic acid sequence into the organism. The inventors have determined a method of determining the function of a nucleic acid sequence by transfecting an organism with a nucleic acid of interest, thereby describing in more detail the function of the nucleic acid, including genes, and as a result, the information spread throughout the genome field can be quickly utilized. To be able.

한 구체예에 있어서, 핵산은 식물 숙주로 도입된다. 바람직하게, 핵산은 식물 바이러스 핵산에 의해 도입된다. 상기 재조합 바이러스 핵산은 비네이티브 핵산 서열의 유지 및 전사 또는 발현에 적당하며, 식물 숙주에서 상기 서열을 국부적으로 또는 전체적으로 전사하거나 발현시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 방법에 있어 유용한 특히 바람직한 재조합 식물 바이러스 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열 및 적어도 하나의 비네이티브성 핵산 서열을 포함한다.In one embodiment, the nucleic acid is introduced into a plant host. Preferably, the nucleic acid is introduced by plant viral nucleic acid. The recombinant viral nucleic acid is suitable for maintenance and transcription or expression of non-native nucleic acid sequences, and can be transcribed or expressed locally or in whole in a plant host. In particular, particularly preferred recombinant plant viral nucleic acids useful in the methods of the invention include native plant virus subgenomic promoters, plant virus coat protein coding sequences and at least one non-native nucleic acid sequence.

두번째 구체예에 있어서, 본 발명에 사용된 식물 바이러스 핵산은 네이티브 코트 단백질 코딩 서열의 결실(deletion)을 특징으로 하고, 비네이티브 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열 및 비네이티브 프로모터, 바람직하게 비네이티브 코트 단백질 코딩 서열의 서브게놈 프로모터로 구성되며, 식물 숙주내 발현, 재조합 식물 바이러스 핵산의 포장, 및 재조합 식물 바이러스 핵산에 의한 숙주의 전체적인 감염을 가능케한다. 상기 재조합 식물 바이러스 핵산은 하나 또는 그 이상의 네이티브 또는 비네이티브 서브게놈 프로모터를 함유한다. 각 비네이티브 서브게놈 프로모터는 식물 숙주내 인접한 유전자 또는 핵산 서열을 전사 또는 발현시킬 수 있고, 서로서로의 재조합은 불가능하며, 네이티브 게놈 프로모터와의 재조합도 불가능하다. 하나 이상의 핵산 서열을 함유하는 경우, 하나 또는 그 이상의 비네이티브 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 또는 네이티브 및 비네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터 인접한 곳에 삽입될 수 있다. 더욱이, 2개 또는 그 이상의 이종성 비네이티브 서브게놈 프로모터가 사용될 수 있다는 것도 예상할 수 있다. 비네이티브 핵산 서열은 관심있는 핵산 생성물을 제조하기 위해서 서브게놈 조절하에서 숙주 식물내에서 전사되거나 발현될 수 있다.In a second embodiment, the plant viral nucleic acid used in the present invention is characterized by deletion of a native coat protein coding sequence and comprises a non-native plant virus coat protein coding sequence and a non-native promoter, preferably a non-native coat protein coding. It consists of a subgenomic promoter of the sequence and allows expression in a plant host, packaging of recombinant plant viral nucleic acid, and overall infection of the host by the recombinant plant viral nucleic acid. The recombinant plant viral nucleic acid contains one or more native or nonnative subgenomic promoters. Each nonnative subgenomic promoter is capable of transcription or expression of adjacent genes or nucleic acid sequences in a plant host, no recombination with each other, and no recombination with native genomic promoters. When containing one or more nucleic acid sequences, one or more non-native nucleic acids can be inserted adjacent to native plant virus subgenomic promoters, or native and non-native plant virus subgenomic promoters. Moreover, it can also be expected that two or more heterologous nonnative subgenomic promoters can be used. Non-native nucleic acid sequences can be transcribed or expressed in host plants under subgenomic control to produce the nucleic acid product of interest.

세번째 구체예에 있어서, 식물 바이러스 핵산이 본 발명에 사용되는데, 여기서 네이티브 코트 단백질 코딩 서열은 비네이티브 코트 단백질 코딩 서열 대신에 하나의 비네이티브 코트 단백질 서브게놈 프로모터 인접한 곳에 배치될 수 있다.In a third embodiment, plant viral nucleic acids are used in the present invention, wherein native coat protein coding sequences can be placed adjacent to one non-native coat protein subgenomic promoter instead of non-native coat protein coding sequences.

네번째 구체예에 있어서, 식물 바이러스 핵산이 본 발명에 사용되는데, 여기서 네이티브 코트 단백질 유전자는 그 서브게놈 프로모터에 인접하며, 하나 또는 그 이상의 비네이티브 서브게놈 프로모터는 바이러스 핵산으로 삽입될 수 있다. 삽입된 비네이티브 서브게놈 프로모터는 식물 숙주내에서 인접한 유전자를 전사하거나 발현할 수 있고, 서로서로의 재조합은 불가능하며, 네이티브 서브게놈 프로모터와의 재조합도 불가능하다. 비네이티브 핵산 서열은 비네이티브 핵산 생성물을 제조하는 서브게놈 프로모터 조절하에서 숙주 식물내에서 전사되거나 발현되도록 인접한 비네이티브 서브게놈 식물 바이러스 프로모터에 삽입될 수 있다. 선택적으로, 네이티브 코트 단백질 코딩 서열은 비네이티브 코트 단백질 코딩 서열로 대체될 수 있다.In a fourth embodiment, plant viral nucleic acids are used in the present invention wherein a native coat protein gene is adjacent to its subgenomic promoter, and one or more nonnative subgenomic promoters can be inserted into the viral nucleic acid. The inserted non-native subgenomic promoters can transcrib or express adjacent genes in a plant host, are not capable of recombination with each other, nor are they capable of recombination with native subgenomic promoters. The nonnative nucleic acid sequence may be inserted into an adjacent nonnative subgenomic plant virus promoter to be transcribed or expressed in the host plant under the control of the subgenomic promoter to produce the nonnative nucleic acid product. Alternatively, native coat protein coding sequences can be replaced with non-native coat protein coding sequences.

본 발명에 따라 사용된 바이러스 벡터는 재조합 식물 바이러스에 의해 코딩되는 코트 단백질로 피막씌워질 수 있다. 재조합 식물 바이러스 핵산 또는 재조합 식물 바이러스는 식물과 같은 적당한 숙주를 감염시키는데 사용될 수 있다. 재조합 식물 바이러스 핵산은 숙주내에서 복제가능하고, 숙주내에서 국부적으로 또는 전체적으로 스프레딩될 수 있고, 소망하는 생성물을 생성하기 위해 숙주내에서 비네이티브 핵산을 전사하거나 발현시킬 수 있다. 상기 생성물로는 효소, 복잡한 생체분자, 리보자임을 함유하는 유용한 폴리펩티드 또는 단백질, 또는 포지티브센스 또는 안티센스 RNA 발현으로부터 결과되는 폴리펩티드 또는 단백질 생성물을 예로 들 수 있다. 더욱이, 관심있는 핵산은 게놈 프로모터의 조절하에 있을 수 있고, 따라서 바이러스 게놈으로 발현될 수 있다.Viral vectors used according to the invention can be encapsulated with coat proteins encoded by recombinant plant viruses. Recombinant plant virus nucleic acids or recombinant plant viruses can be used to infect a suitable host such as a plant. Recombinant plant viral nucleic acids are replicable in the host, can be spread locally or entirely in the host, and can transcrib or express non-native nucleic acids in the host to produce the desired product. Such products include, for example, useful polypeptides or proteins containing enzymes, complex biomolecules, ribozymes, or polypeptides or protein products resulting from positive or antisense RNA expression. Moreover, the nucleic acid of interest can be under the control of a genomic promoter and thus can be expressed in the viral genome.

또 다른 구체예에 있어서, 본 방법은 폴리단백질내 적어도 하나의 프로테아제에 의해 촉매되는 단백질분해 처리에 의해서 바이러스 발현 벡터에 의해 발현되는 적어도 하나의 폴리단백질로부터 유래되는 벡터에 대해 비네이티브인 적어도 하나의 단백질을 코딩하는 바이러스 발현 벡터를 사용하는데, 여기서 상기 벡터는 적어도 하나의 프로모터, 폴리단백질-생성 바이러스로부터 적어도 하나의 폴리단백질을 코딩하는 서열을 갖는 DNA, 상기 DNA의 3'-말단에 위치하는 적어도 하나의 제한 사이트, 및 클로닝 운반체로 구성된다. 부가적인 구체예는 폴리단백질내 적어도 하나의 프로테아제에 의해 촉매되는 단백질분해 처리에 의해서 바이러스 발현 벡터에 의해 발현되는 적어도 하나의 폴리단백질로부터 유래되는 벡터에 대해 비네이티브인 적어도 하나의 단백질을 코딩하는 바이러스 발현 벡터를 사용하는데, 여기서 상기 벡터는 적어도 하나의 프로모터, 폴리단백질-생성 바이러스로부터 적어도 하나의 폴리단백질을 코딩하는 서열을 갖는 DNA로 구성되며, 상기 cDNA 및 클로닝 운반체의 3'-말단에 위치하는 적어도 하나의 제한 사이트를 포함할 수 있다. 바람직한 구체예에는 폴리단백질-생성 바이러스로서 포티바이러스를 사용하는 것이 포함되며, 특히 바람직한 구체예는 TEV(tabacco etch virus)를 사용한다. 본 발명의 방법에 따른 상기 유용한 벡터에 대해서는 미국특허 제 5,491,076호에 보다 상세하게 개시되어 있으며, 이는 이후에 전문으로 통합된다.In another embodiment, the method comprises at least one non-native for a vector derived from at least one polyprotein expressed by a viral expression vector by proteolytic treatment catalyzed by at least one protease in the polyprotein. A virus expression vector encoding a protein is used, wherein the vector has at least one promoter, DNA having a sequence encoding at least one polyprotein from a polyprotein-producing virus, at least located at the 3'-end of the DNA. One restriction site, and a cloning vehicle. Additional embodiments are viruses that encode at least one protein that is non-native for a vector derived from at least one polyprotein expressed by a viral expression vector by proteolytic treatment catalyzed by at least one protease in the polyprotein. An expression vector is used, wherein the vector consists of at least one promoter, a DNA having a sequence encoding at least one polyprotein from a polyprotein-producing virus, located at the 3'-terminus of the cDNA and cloning carrier. It may include at least one restriction site. Preferred embodiments include the use of fortiviruses as polyprotein-producing viruses, particularly preferred uses tabacco etch virus (TEV). Such useful vectors according to the method of the invention are disclosed in more detail in US Pat. No. 5,491,076, which is hereafter incorporated in its entirety.

본 방법에 따른 또 다른 바람직한 구체예에는 식물 바이러스 코트 단백질 및 관심있는 핵산 생성물의 융합의 발현을 코딩하는 재조합 식물 바이러스가 사용된다. 상기 재조합 식물 바이러스는 관심있는 핵산을 높은 수준으로 발현시킨다. 바이러스 코트 단백질이 관심있는 핵산의 아미노산 생성물에 결합된 위치 또는 위치들을 융합 연결부라고 한다. 상기 구성물의 생성물은 하나 또는 그 이상의 융합 연결부를 갖는다. 융합 연결부는 바이러스 코트 단백질의 카르복실 말단에 위치될 수 있고, 또는 융합 연결부는 구성물의 코드 단백질 부분의 아미노 말단에 위치될 수 있다. 예를 들면, 관심있는 핵산의 위치는 바이러스 코트 단백질로 코딩하는 핵산 서열의 5' 및 3' 말단에 대해 내부에 위치될 수 있으며, 2개의 융합 연결부가 있다. 다시 말해, 관심있는 핵산은 코트 단백질의 5', 3', 상부, 하부 또는 내부에 위치될 수 있다. 상기 재조합 식물 바이러스의 어떤 구체예에 있어서, "리키(leaky)" 시작코돈 또는 정지코돈은 때때로 해독이 종료되지 않는 융합 연결부에서 발생될 수 있다. 본 발명의 상기 구체예에 따른 어떤 재조합 식물 바이러스에 대해서는 미국특허 동시계속출원 제 08/324,003호에 보다 자세하게 개시되어 있으며, 이는 이후에 전문으로 통합된다.In another preferred embodiment according to the method a recombinant plant virus is used which encodes the expression of the fusion of the plant virus coat protein and the nucleic acid product of interest. The recombinant plant virus expresses high levels of the nucleic acid of interest. The position or positions at which the viral coat protein is bound to the amino acid product of the nucleic acid of interest are called fusion linkages. The product of the construct has one or more fusion linkages. The fusion linkage may be located at the carboxyl terminus of the viral coat protein, or the fusion linkage may be located at the amino terminus of the code protein portion of the construct. For example, the position of the nucleic acid of interest can be located internally to the 5 'and 3' ends of the nucleic acid sequence encoding the viral coat protein, and there are two fusion linkages. In other words, the nucleic acid of interest can be located 5 ', 3', top, bottom or inside of the coat protein. In some embodiments of the recombinant plant virus, "leaky" start codons or stop codons may occur at fusion linkages where sometimes the translation does not end. Certain recombinant plant viruses according to this embodiment of the invention are disclosed in more detail in US Patent Application Serial No. 08 / 324,003, which is hereafter incorporated in its entirety.

본 발명에 따른 또 다른 구체예에 있어서, 관심있는 핵산 서열 또는 유전자는 숙주 유기체를 감염시키는 바이러스와 같은 적당한 벡터 구성물내부에 위치될 수 있다. 다시 말해, 본 방법은 관심있는 핵산 서열의 위치에 상관없이 숙주 유기체를 감염시키는데 사용되는 벡터내에서 실시될 수 있다. 본 발명은 어떤 특정한 바이러스 구성물에 한정되는 것이 아니라, 실시가능한 모든 구성물을 사용하는 것을 고려한 것이다. 구체적으로, 당업자라면 기능을 측정하기 위해서 어떤 크기 및 전체 게놈을 포함하는 DNA 또는 RNA를 운반하는 것을 선택할 수 있다.In another embodiment according to the present invention, the nucleic acid sequence or gene of interest can be located within a suitable vector construct, such as a virus that infects a host organism. In other words, the method can be practiced in a vector used to infect a host organism regardless of the position of the nucleic acid sequence of interest. The present invention is not limited to any particular viral construct, but contemplates using all constructs that are feasible. Specifically, one skilled in the art can choose to carry DNA or RNA containing any size and whole genome to measure function.

당업자라면 상기 구체예가 식물과 같은 숙주 유기체내 핵산을 국부적으로 또는 전체적으로 발현시키는데 유용한 많은 구성물을 단지 대표한다는 것을 이해할 것이다. 상기 모든 구성물은 본 발명의 범위내인 것을 간주될 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that the above embodiments merely represent many of the constructs useful for locally or wholly expressing nucleic acids in host organisms such as plants. All such constructions can be considered to be within the scope of the present invention.

명세서 및 청구의 범위에 있어서 보다 명백하고, 보다 일관성있는 이해를 제공하기 위해서, 여기서 사용된 상기 용어들의 범위를 포함해서 하기와 같은 정의를 제시한다:To provide a clearer and more consistent understanding of the specification and claims, the following definitions are set forth, including the scope of the terms used herein:

인접한: 정의된 서열에 가까운 누클레오티드 서열의 위치 및 정의된 서열의 5' 또는 3' 위치. 일반적으로, 인접한이란 인용된 사이트의 2 또는 3 누클레오티드 이내를 의미한다.Adjacent: the position of the nucleotide sequence close to the defined sequence and the 5 'or 3' position of the defined sequence. In general, contiguous means within two or three nucleotides of a cited site.

동물 세포: 동물 유기체내에서 발견되는 단일 기능 세포. 동물 조직이란 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하기 그룹화되거나 조직화된 하나 또는 그 이상의 세포를 의미한다. 동물 기관이란 유기체내에서 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하도록 형태학적으로 배열된 하나 또는 그 이상의 조직을 의미한다.Animal Cells: Single function cells found in animal organisms. Animal tissue refers to one or more cells grouped or organized to perform one or more functions. Animal organ means one or more tissues that are morphologically arranged to perform one or more functions in an organism.

안티센스 억제: 해독되는 mRNA의 적어도 일부에 상보적인 RNA 분자의 세포내에 존재함으로써 유전자 발현의 세포질, 핵 또는 세포기관 억제에 기초하는 유전자 조절의 한가지 형태. 구체적으로, DNA 분자는 숙주 세포 게놈의 RNA 바이러스 또는 mRNA 바이러스로부터 또는 DNA 바이러스로부터 유래된다고 생각할 수 있다.Antisense Inhibition: One form of gene regulation based on cytoplasmic, nuclear or organelle inhibition of gene expression by being present in the cell of an RNA molecule complementary to at least a portion of the mRNA to be translated. Specifically, it can be thought that the DNA molecule is derived from an RNA virus or mRNA virus in the host cell genome or from a DNA virus.

세포 배양: 미분화상태 또는 분화상태에 있는 연속적으로 또는 비연속적으로 성장하는 세포의 증식 그룹.Cell culture: A proliferating group of cells that grow continuously or discontinuously in undifferentiated or differentiated state.

키메라 서열 또는 유전자: 적어도 2개의 이종성 부분으로부터 유도되는 누클레오티드 서열. 상기 서열은 DNA 또는 RNA로 구성된다.Chimeric sequence or gene: A nucleotide sequence derived from at least two heterologous moieties. The sequence consists of DNA or RNA.

코딩 서열: 디옥시리보누클레오티드 또는 리보누클레오티드 서열이 전사 및 해독 또는 단순히 해독되는 경우, 해독된다면 세포 폴리펩티드가 형성되는 세포 폴리펩티드 또는 리보누클레오티드 서열이 형성된다.Coding Sequence: When a deoxyribonucleotide or ribonucleotidic sequence is transcribed and translated or simply translated, a cellular polypeptide or ribonucleotide sequence is formed in which the cellular polypeptide is formed if translated.

양립성: 다른 성분의 시스템을 사용시 작용가능성. 숙주와 양립되는 벡터 또는 식물 또는 동물 바이러스 핵산은 상기 숙주내에서 복제가능한 것이다. 바이러스 누클레오티드 서열과 양립되는 코트 단백질은 상기 바이러스 서열을 피막씌울 수 있는 것이다.Compatibility: Potential for use with systems of other ingredients. A vector or plant or animal viral nucleic acid compatible with a host is one that is replicable in the host. Coat proteins compatible with viral nucleotide sequences are those capable of encapsulating the viral sequence.

상보성 분석: 여기에 사용된 바와 같이, 이 용어는 선택된 유전자가 정상적인 역할에 대한 기능이 전혀없도록 제거되거나 변이유발된 후 핵산 서열이 유기체내로 도입될때, 유기체내에 생성된 변화를 관찰하는 것을 의미한다. 제거되거나 변이유발 유전자에 대한 상보적인 유전자는 선택된 유전자의 유전학적 표현형으로 되돌릴 수 있다.Complementarity Assay: As used herein, the term refers to observing the changes produced in an organism when the nucleic acid sequence is introduced into the organism after the selected gene has been removed or mutagenic such that it has no function for its normal role. Genes that are removed or complementary to mutagenic genes can be returned to the genetic phenotype of the selected gene.

구조적 발현: 실질적으로 일정하거나 규칙적인 순환성 유전자 전자를 특징으로 하는 유전자 발현. 일반적으로, 구조적으로 발현되는 유전자는 실질적으로 외부 자극에 의해 유도되지 않는다.Structural Expression: Gene expression characterized by a substantially constant or regular circulating gene former. In general, structurally expressed genes are not substantially induced by external stimuli.

분화된 세포: 하나 또는 그 이상의 생화학적 기능 또는 생리학적 기능을 수행하기에 실질적으로 성숙한 세포.Differentiated Cell: A cell substantially mature to perform one or more biochemical or physiological functions.

DHSPES(Dual Heterologous Subgenomic Promoter Expression System): 단백질, 펩티드 또는 RNA 발현을 증가, 감소 또는 변화시키는 듀얼 이종성 서브게놈 프로모터 발현 시스템을 갖는 플러스 가닥 RNA 벡터, 바람직하게 미국특허 제5,316,931호, 제5,811,653호, 제5,589,367호 및 제5,866,785호에 개시된 벡터.Dual Heterologous Subgenomic Promoter Expression System (DHSPES): a plus stranded RNA vector having a dual heterologous subgenomic promoter expression system that increases, decreases or changes protein, peptide or RNA expression, preferably US Pat. Nos. 5,316,931, 5,811,653, Vectors disclosed in 5,589,367 and 5,866,785.

EST(expressed sequence tag): cDNA 클론 및 그로부터 유도되는 RNA의 하나 또는 그 이상의 말단으로부터 얻어지는 비교적 짧은 단일-패스 DNA 서열. 이는 5' 또는 3' 위치에 존재한다. EST는 특정 유전자를 식별하는데 유용하다.Expressed sequence tag (EST): A relatively short single-pass DNA sequence obtained from one or more ends of a cDNA clone and RNA derived therefrom. It is at the 5 'or 3' position. EST is useful for identifying specific genes.

발현: 본 용어는 하나 또는 그 이상의 전사, 역전사 및 해독을 통합한 의미를 나타낸다.Expression: The term refers to the integrated meaning of one or more transcription, reverse transcription and translation.

유전자: 하나 또는 그 이상의 세포 생성물을 생성하거나, 하나 또는 그 이상의 세포 사이 또는 세포내 기능을 수행하는데 필수적인 불연속적인 핵산.Gene: A discontinuous nucleic acid that is essential for producing one or more cellular products or for performing intercellular or intracellular functions.

유전자 사일런싱: 유전자 발현에 있어서의 감소. 숙주로부터 유전자 서열을 발현하는 바이러스 벡터는 동종 유전자 서열의 유전자 사일런싱을 유도할 수 있다.Gene Silencing: Reduction in Gene Expression. Viral vectors that express gene sequences from a host can induce gene silencing of homologous gene sequences.

성장 사이클: 본 용어는 핵, 세포기관, 세포 및 기관의 복제를 포함하는 것을 의미한다.Growth Cycle: The term is meant to encompass replication of the nucleus, organelles, cells and organs.

숙주: 벡터 또는 식물 바이러스 핵산과 같은 핵산을 복제가능한 세포, 조직 또는 유기체로서, 이는 바이러스 벡터 또는 바이러스 핵산을 함유하는 바이러스에 의해 감염될 수 있다. 본 용어는 원핵세포, 진핵세포, 기관, 조직 또는 유기체를 포함하는 것으로 생각할 수 있다. 숙주로는 박테리아, 균류, 효모, 동물(세포, 조직 또는 유기체) 및 식물(세포, 조직 또는 유기체)을 예로 들 수 있다.Host: A cell, tissue or organism capable of replicating a nucleic acid such as a vector or plant viral nucleic acid, which can be infected by a virus containing the viral vector or viral nucleic acid. The term may be considered to include prokaryotic cells, eukaryotic cells, organs, tissues or organisms. Hosts include bacteria, fungi, yeasts, animals (cells, tissues or organisms) and plants (cells, tissues or organisms).

유도: "유도하다", "유도" 및 "유도가능한"이라는 용어는 유전자를 능동적으로 전사하거나 해독하기 위해서 분자와 같은 외부 자극물질에 의존하는 방법으로 실시가능하게 결합된 유전자 및 프로모터를 일반적으로 의미한다.Induction: The terms “induce”, “induced” and “inducible” generally refer to genes and promoters that are operably linked in a manner that relies on external stimulants such as molecules to actively transcrib or transduce genes. do.

감염: 바이러스의 핵산을 숙주로 전달하거나, 바이러스 핵산을 숙주로 도입하는 바이러스의 능력으로, 여기서 바이러스 핵산은 복제될 수 있고, 바이러스 단백질이 합성되묘, 새로운 바이러스 입자가 결합된다. 이러한 문맥에 있어서, "감염가능한" 및 "감염성의"이라는 용어는 본 명세서내에서 서로 바꾸어 사용할 수 있다. 또한, 상기 용어는 타겟 유기체의 게놈, 염색체 또는 유전자로 선택된 핵산 서열을 통합하는 능력을 포함하는 것을 의미한다.Infection: The ability of a virus to deliver a nucleic acid of a virus to a host or to introduce a viral nucleic acid into a host, wherein the viral nucleic acid can be replicated and the viral protein synthesized so that new viral particles are bound. In this context, the terms "infectious" and "infectious" may be used interchangeably herein. In addition, the term is meant to include the ability to incorporate a selected nucleic acid sequence into the genome, chromosome or gene of a target organism.

다중유전자군: 어떤 조상 유전자로부터 복제되거나 변이됨으로써 전해지는 유전자 세트. 상기 유전자는 동일한 염색체상에서 서로 밀집될 수도 있고, 다른 염색체상에 흩어져 있을 수 있다. 다유전자군의 예에는 히스톤, 헤모글로빈, 면역글로불린, 조직적합성 항원, 액틴, 튜불린, 케라틴, 콜라겐, 히트 쇼크 단백질, 타액 글루 단백질, 난각(chorin) 단백질, 표피 단백질, 난황 단백질 및 파세올린이 포함된다.Multigene family: A set of genes transmitted by replication or mutation from an ancestor gene. The genes may be clustered together on the same chromosome or may be scattered on different chromosomes. Examples of multigene families include histones, hemoglobin, immunoglobulins, histocompatibility antigens, actin, tubulin, keratin, collagen, heat shock proteins, saliva glue proteins, eggshell proteins, epidermal proteins, egg yolk proteins, and pasolin .

비네이티브: RNA 또는 DNA가 위치하는 세포 또는 유기체내에서 정상적으로 발생되지 않는 어떤 RNA 또는 DNA. 재조합 식물 바이러스 핵산 및 유전자 또는 여기에 함유된 EST를 예로 들 수 있다. 다시 말해, RNA 또는 DNA 서열은 바이러스 핵산에 대해 비네이티브이다. 상기 RNA 또는 DNA 서열은 바이러스 핵산에서 정상적으로 발생되지 않는다. 또한, RNA 또는 DNA 서열은 숙주 유기체에 대해 비네이티브이다. 반대로, 비네이티브이라는 용어는 RNA 또는 DNA 서열이 바이러스 핵산 및 숙주 유기체에 대해 동시에 비네이티브이어야 한다는 것은 의미하지 않는다. 구체적으로, 본 발명은 숙주 유기체에 대해 네이티브인 RNA 또는 DNA 서열을 비네이티브인 바이러스 핵산으로 위치시키는 것으로 생각할 수 있다.Nonnative: Any RNA or DNA that does not normally occur in the cell or organism in which the RNA or DNA is located. Examples include recombinant plant viral nucleic acids and genes or ESTs contained therein. In other words, the RNA or DNA sequence is non-native for viral nucleic acids. The RNA or DNA sequence does not normally occur in viral nucleic acids. In addition, RNA or DNA sequences are non-native for host organisms. In contrast, the term non-native does not mean that the RNA or DNA sequence should be simultaneously non-native for viral nucleic acids and host organisms. Specifically, the present invention can be thought of as locating RNA or DNA sequences native to the host organism into viral nucleic acids that are non-native.

핵산: 본 용어는 하나 또는 그 이상의 누클레오티드의 크기에서 완전한 유전자 서열 이하의 DNA 또는 RNA 서열을 포함하는 것을 의미한다. 본 용어는 특별한 세포 또는 유기체내에서 자연적으로 발생하거나 또는 특별한 세포 또는 유기체내에서 비자연적으로 발생하든지 간에 모든 핵산을 포함한다.Nucleic Acid: The term is meant to include DNA or RNA sequences below the complete gene sequence in the size of one or more nucleotides. The term includes all nucleic acids whether naturally occurring in a particular cell or organism or unnaturally occurring in a particular cell or organism.

관심있는 핵산: 본 용언는 "핵산"이라는 용어와 서로 바꾸어 사용할 수 있으며, 기능이 결정된 핵산 서열을 의미한다. 상기 서열은 바이러스 벡터에 대해 정상적으로 비네이티브이지만, 숙주 유기체에 대해서는 네이티브 또는 비네이티브일 수 있다.Nucleic acid of interest: This term is interchangeable with the term "nucleic acid" and refers to a nucleic acid sequence whose function has been determined. The sequence is normally nonnative for viral vectors, but can be native or nonnative for host organisms.

유기체: 본 발명에 사용된 유기체 및 "숙주 유기체"라는 용어는 구체적으로 인간, 식물, 바이러스, 균류 및 박테리아를 포함하는 동물을 포함한다.Organisms: The organisms used in the present invention and the term "host organisms" specifically include animals including humans, plants, viruses, fungi and bacteria.

표현형 특질: 유전자 또는 유전자들을 발현시키거나 또는 억압시킴으로써 발생되는 관찰, 측정 또는 탐지가능한 특성.Phenotypic Trait: An observable, measurable or detectable property that results from the expression or suppression of a gene or genes.

식물 세포: 원형질체 및 세포벽을 구성하는 식물의 구조 및 생리학적 단위.Plant cells: structural and physiological units of plants that make up protoplasts and cell walls.

식물 기관: 식물의 명확하고 가시적으로 분화된 부분, 예를 들면 가령 뿌리, 줄기 또는 배아.Plant organs: Clear and visually differentiated parts of plants, such as roots, stems or embryos.

식물 조직: 족저(planta)내 또는 배양물내 식물의 조직. 본 용어는 전체 식물, 식물 세포, 식물 기관, 원형질체, 세포 배양물, 또는 구조적 및 기능적 단위로 유기적인 형태를 갖춘 식물 세포 그룹을 포함한다.Plant Tissue: Tissue of a plant in planta or in culture. The term includes whole plants, plant cells, plant organs, protoplasts, cell cultures, or groups of plant cells in organic form in structural and functional units.

포지티브-센스 억제: 해독되는 mRNA의 적어도 한 부분과 실질적으로 상동한 RNA 분자의 세포가 존재하는 것으로 인한 유전자 발현의 세포질 억제에 기초한 유전자 조절 형태.Positive-Sense Inhibition: A gene regulatory form based on cytoplasmic inhibition of gene expression due to the presence of cells of an RNA molecule substantially homologous to at least a portion of the mRNA to be decoded.

프로모터: 코딩 서열의 전사 개시에 관여하는 코딩 서열에 실질적으로 인접한 5'-위치하는 비코팅 서열.Promoter: A 5'-position uncoated sequence substantially adjacent to a coding sequence involved in transcription initiation of the coding sequence.

원형질체: 세포벽의 일부 및 전체가 없는 분리된 식물 또는 박테리아 세포.Protoplasts: An isolated plant or bacterial cell without part or all of the cell wall.

재조합 식물 바이러스 핵산: 비네이티브 핵산 서열을 함유하도록 변형된 식물 바이러스 핵산. 상기 비네이티브 핵산 서열은 어떤 유기체로부터 기원되거나 또는 순수하게 합성될 수 있지만, 이는 재조합 식물 바이러스 핵산이 도입되는 유기체에서 자연적으로 발생되는 핵산 서열이 포함될 수도 있다.Recombinant Plant Viral Nucleic Acid: A plant viral nucleic acid modified to contain a nonnative nucleic acid sequence. The non-native nucleic acid sequence may originate from or be synthesized purely from any organism, but may also include nucleic acid sequences naturally occurring in the organism into which the recombinant plant viral nucleic acid is introduced.

재조합 식물 바이러스: 재조합 식물 바이러스 핵산을 포함하는 식물 바이러스.Recombinant Plant Virus: A plant virus comprising a recombinant plant virus nucleic acid.

서브게놈 프로모터: 바이러스 핵산의 서브게놈 mRNA의 프로모터.Subgenomic promoter: promoter of subgenomic mRNA of a viral nucleic acid.

실질적인 서열 상동성: 서로에 대해 실질적으로 기능적으로 일치하는 누클레오티드 서열을 나타낸것. 실질적인 서열 상동성을 갖는 상기 서열 사이의 누클레오티드 차이는 상기 서열에 의해 코딩되는 RNA 또는 유전자 생성물의 기능에 영향을 미친다.Substantial sequence homology: Represents nucleotide sequences that are substantially functionally identical to each other. The nucleotide difference between the sequences with substantial sequence homology affects the function of the RNA or gene product encoded by the sequence.

전체적인 감염: 단지 직접적인 세포 접종이 아니라 하나의 감염된 세포로부터 가깝거나 멀리 떨어져있는 부가적인 세포로 이동되는 것을 포함하는 스프레딩 메커니즘을 포함한 유기체의 상당한 부분에 걸친 감염을 나타낸다.Holistic Infection: Represents an infection over a significant portion of an organism, including a spreading mechanism that involves migration to additional cells that are close or far from one infected cell, rather than just direct cell inoculation.

트랜스포존: 위치 이동가능하고, 유전자, 염색체 또는 게놈내 이동가능한 DNA 또는 RNA 서열과 같은 누클레오티드 서열.Transposon: A nucleotide sequence, such as a DNA or RNA sequence, which is positionally shiftable and gene, chromosome or in-genome.

형질전환 식물: 핵 게놈 또는 세포기관 게놈으로 삽입된 외인성 누클레오티드 서열을 포함하는 식물.Transgenic Plant: A plant comprising an exogenous nucleotide sequence inserted into a nuclear genome or organelle genome.

전사: RNA 중합효소에 의한 DNA 서열 또는 서브게놈 mRNA의 상보적인 사본으로서 RNA의 생성.Transcription: Generation of RNA as complementary copies of DNA sequences or subgenomic mRNAs by RNA polymerase.

벡터: 박테리아, 효모, 식물 또는 동물 세포와 같은 세포 사이에서 RNA 또는 DNA 단편을 운반하는 자가복제가능한 RNA 또는 DNA 분자.Vectors: Self-replicating RNA or DNA molecules that carry RNA or DNA fragments between cells such as bacteria, yeast, plant or animal cells.

바이러스: 단백질로 피막되거나 또는 피막되지않은 핵산으로 구성된 감염체. 상기 바이러스는 모노-, 디-, 트리-, 또는 멀티-파티테(partite) 바이러스이다.Virus: An infectious agent consisting of a nucleic acid that is either unencapsulated with protein. The virus is a mono-, di-, tri-, or multi-partite virus.

바람직한 구체예에 있어서, 본 발명은 재조합 식물 바이러스 핵산을 포함하는 재조합 식물 바이러스 또는 식물 숙주의 감염된 조직내에서 전사되거나 발현되는 하나 또는 그 이상의 비네이티브 핵산 서열을 함유하는 재조합 식물 바이러스 핵산에 의해 식물 숙주를 감염시킨다. 코딩 서열 생성물은 식물로부터 회수되고, 식물내 표현형 특질을 생성하고, 식물내 생화학 경로를 발생시키거나, 또는 식물내 내인성 유전자를 발현시킨다.In a preferred embodiment, the invention is directed to a plant host by a recombinant plant virus comprising a recombinant plant virus nucleic acid or by a recombinant plant virus nucleic acid containing one or more non-native nucleic acid sequences that are transcribed or expressed in infected tissues of the plant host. Infects. Coding sequence products are recovered from plants, produce phenotypic traits in plants, generate biochemical pathways in plants, or express endogenous genes in plants.

본 발명은 수많은 잇점이 있다. 본 발명은 당업자로하여금 미지의 핵산 서열의 기능을 결정할 수 있게 한다.The present invention has numerous advantages. The present invention allows those skilled in the art to determine the function of an unknown nucleic acid sequence.

본 발명에 사용된 키메라 유전자 및 벡터 및 재조합 식물 바이러스 핵산은 당 기술분야에 잘 공지된 기술을 이용하여 구성될 수 있다. 적당한 기술은 삼브룩(Sambrook)외 다수의「(2nd ed.), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor(1982, 1989); Methods in Enzymol. (Vols. 68, 100, 101, 118, and 152-155) (1979, 1983, 1986 and 1987);and DNA Cloning, D.M. Clover, Ed., IRL Press, Oxford (1985)」에 개시되어 있다. 매질 조성물은 밀러, 제이.(Miller J.)의「Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1972)」에 개시되어 있으며, 앞서 기술한 문헌 및 상기 문헌은 이후에 전문으로 통합된다. DNA 조작 및 효소 처리는 상기 구조물을 제조하는데 있어 제조업자가 추천하는 방법에 따라 실시된다.Chimeric genes and vectors and recombinant plant viral nucleic acids used in the present invention can be constructed using techniques well known in the art. Suitable techniques are described in Sambrook et al. (2nd ed.), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor (1982, 1989); Methods in Enzymol. (Vols. 68, 100, 101, 118, and 152-155) (1979, 1983, 1986 and 1987); and DNA Cloning, D.M. Clover, Ed., IRL Press, Oxford (1985). The medium composition is disclosed in Miller, J., Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1972), which is hereby incorporated by reference in its entirety. DNA manipulation and enzymatic treatment are performed according to the method recommended by the manufacturer in preparing the construct.

본 발명의 중요한 특징은 복제가능하며, 양립가능한 식물 숙주내에서 국부적 및/또는 전체적인 스프레딩가능하고, 그리고 식물 숙주내 인접한 핵산 서열을 전사 또는 발현가능한 하나 또는 그 이상의 비네이티브 서브게놈 프로모터를 함유하는 재조합 식물 바이러스 핵산을 사용한다는 것이다. 재조합 식물 바이러스 핵산은 네이티브 코트 단백질 코딩 서열의 전체 또는 일부가 결실되도록 더 변성시킬 수도 있고, 네이티브 또는 비네이티브 서브게놈 프로모터 중 하나의 조절하에서 비네이티브 코트 단백질 코딩 서열을 함유하도록 더 변성될 수도 있고, 또는 비네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터 조절하에서 네이티브 코트 단백질 코딩 서열이 배치되도록 더 변성될 수도 있다. 재조합 식물 바이러스 핵산은 식물 바이러스 누클레오티드 서열과 실질적인 서열 상동성을 갖는다. 적당한 바이러스에 대한 부분적인 목록은 RNA, DNA 또는 화학적으로 합성한 RNA 또는 DNA이거나, 이들로부터 유도될 수 있다.An important feature of the invention is that it contains one or more non-native subgenomic promoters that are replicable, local and / or global spreadable in a compatible plant host, and which are capable of transcription or expression of adjacent nucleic acid sequences in the plant host. Using recombinant plant viral nucleic acids. Recombinant plant viral nucleic acid may be further denatured to delete all or part of the native coat protein coding sequence, or may be further modified to contain a non-native coat protein coding sequence under the control of one of the native or non-native subgenomic promoters, Or may be further denatured so that the native coat protein coding sequence is placed under the control of the non-native plant virus subgenomic promoter. Recombinant plant viral nucleic acid has substantial sequence homology with the plant viral nucleotide sequence. A partial list of suitable viruses may be, or derived from, RNA, DNA or chemically synthesized RNA or DNA.

본 발명에 이용되는 상기 특별한 구체예에 따른 재조합 식물 바이러스 핵산을 제조하는 첫번째 단계는 공지되어 있는 종래의 기술을 사용하여 하나 또는 그 이상의 서브게놈 프로모터가 식물 바이러스 핵산의 생물학적 기능을 파괴하지 않고 식물 바이러스 핵산으로 삽입되도록 식물 핵산 누클레오티드 서열의 누클레오티드 서열을 변경하는 것이다. 서브게놈 프로모터는 재조합 식물 바이러스 핵산 또는 재조합 식물 바아러스에 의해 감염된 식물 숙주내에서 인접한 핵산 서열을 전사하거나 발현가능하다. 네이티브 코트 단백질 코딩 서열은 어떤 구체예에서는 결실될 수 있고, 다른 구체예에서는 비네이티브 서브게놈 프로모터의 조절하에 배치될 수 있으며, 또는 부가적인 구체예에서는 계속 유지될 수 있다. 비네이티브 코트 단백질 유전자가 결실되거나 또는 불활성화되는 경우, 이는 하나의 비네이티브 서브게놈 프로모터의 조절하에서, 또는 선택적으로 네이티브 코트 단백질 유전자 서브게놈 프로모터의 조절하에서 삽입된다. 비네이티브 코트 단백질은 재조합 식물 바이러스를 제조하기 위해 재조합 식물 바이러스 핵산을 피막씌울 수 있다. 따라서, 재조합 식물 바이러스 핵산은 하나의 네이티브 또는 비네이티브 서브게놈 프로모터 조절하에서 코트 단백질 코딩 서열을 포함하는데, 이는 네이티브 또는 비네이티브 코트 단백질 코딩 서열이다. 코트 단백질은 식물 숙주의 전체적인 감염에 관여한다.The first step of producing a recombinant plant viral nucleic acid according to the particular embodiment used in the present invention is to use a known conventional technique, in which one or more subgenomic promoters do not destroy the biological function of the plant viral nucleic acid without the plant virus. Altering the nucleotide sequence of a plant nucleic acid nucleotide sequence so as to be inserted into a nucleic acid. Subgenomic promoters are capable of transcribing or expressing adjacent nucleic acid sequences in a plant host infected by a recombinant plant viral nucleic acid or a recombinant plant virus. Native coat protein coding sequences may be deleted in some embodiments, and in other embodiments may be placed under the control of a non-native subgenomic promoter, or may be maintained in additional embodiments. When a non-native coat protein gene is deleted or inactivated, it is inserted under the control of one non-native subgenomic promoter or optionally under the control of a native coat protein gene subgenomic promoter. Non-native coat proteins can be encapsulated with a recombinant plant virus nucleic acid to produce a recombinant plant virus. Thus, a recombinant plant viral nucleic acid comprises a coat protein coding sequence under the control of one native or nonnative subgenomic promoter, which is a native or nonnative coat protein coding sequence. Coat proteins are involved in the overall infection of plant hosts.

이러한 요구를 만족시키며, 따라서 본 발명의 방법에 따라서 사용되기에 적당한 몇몇 바이러스에는 가령 담배 모자이크 바이러스(Tobacco Mosaic virus: TMV), 리브그라스 모자이크 바이러스(Ribgrass Mosaic virus: RGM), 카우피 모자이크 바이러스(Cowpea Mosaic virus: CMV), 알팔파 모자이크 바이러스(Alfalfa Mosaic virus: AMV), 큐컴버 그린 모틀 모자이크 바이러스 워터멜론 균주(Cucumber Green Mottle Mosaic virus watermelon strain: CGMMV-W) 및 오트 모자이크 바이러스(Oat Mosaic virus: OMV)와 같은 토바모바이러스(tobamovirus) 그룹 바이러스, 및 가령 브로움 모자이크 바이러스(Brome Mosaic virus: BMV), 브로드 빈 모틀 바이러스(broad bean mottle virus) 및 카우피 클로로틱 모틀 바이러스(cowpea chlorotic mottle virus)와 같은 브로움 모자이크 바이러스 그룹 바이러스가 포함된다. 부가적인 적당한 바이러스에는 라이스 네크로시스 바이러스(Rice Necrosis virus: RNV), 및 가령 토마토 골든 모자이크 바이러스(Tomato Golden Mosaic virus: TGMV), 카사바 레이턴트 바이러스(Cassava Latent virus: CLV) 및 메이즈 스트리크 바이러스(Maize Streak virus: MSV)와 같은 제미니바이러스(geminivirus)가 포함된다. 상기 그룹의 적당한 바이러스 각각의 특징은 하기에 기술되어 있다. 그러나, 본 발명은 상기 특정 바이러스를 사용하는 것에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 방법은 최소한 모든 식물 바이러스를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.Some viruses that meet this need and are therefore suitable for use in accordance with the methods of the present invention include, for example, Tobacco Mosaic Virus (TMV), Ribgrass Mosaic Virus (RGM), and Cowpiea. Mosaic virus (CMV), Alfalfa Mosaic virus (AMV), Cucumber Green Mottle Mosaic virus watermelon strain (CGMMV-W) and Oat Mosaic virus (OMV) Tobamovirus group viruses, such as, and bromo mosaic virus (BMV), broad bean mottle virus, and cowpea chlorotic mottle virus. Roham mosaic virus group virus is included. Additional suitable viruses include Rice Necrosis virus (RNV), such as Tomato Golden Mosaic virus (TGMV), Cassava Latent virus (CLV), and Maize streak virus (Maize). Geminiviruses such as Streak virus (MSV). The characteristics of each of the appropriate viruses in this group are described below. However, the present invention is not limited to the use of the specific virus, and the method of the present invention can be understood to include at least all plant viruses.

토바모바이러스 그룹Tobamovirus Group

TMV(Tobacco Mosaic virus)는 토바모바이러스 중 하나이다. TMV 비리온은 관모양의 필라멘트이고, 나선 턴(turn) 사이에 삽입된 단일가닥 RNA를 갖는 단일 우선성 나선으로 배열된 코트 단백질 서브-유닛으로 구성되어 있다. TMV는 담배 뿐만 아니라 다른 식물도 감염시킨다. TMV는 기계적으로 전달될 수도 있고, 1년 또는 그 이상동안 흙 또는 건조한 잎 조직에 감염된채로 존재할 수 있다.Tobacco Mosaic virus (TMV) is one of the tobamoviruses. TMV virions are tubular filaments and consist of coat protein sub-units arranged in single preferential helix with single stranded RNA inserted between helix turns. TMV infects not only tobacco but also other plants. TMV may be delivered mechanically and may remain infected with soil or dry leaf tissue for one year or more.

TMV 비리온은 pH 3 이하 또는 8 이상의 환경하에서 또는 포름알데히드 또는 요드에 의해 불활성화될 수 있다. TMV 제조는 (NH4)2SO4침전후 시차 원심분리에 의해 식물 조직으로부터 제조될 수 있다.TMV virions may be inactivated in an environment of pH 3 or below or 8 or above or by formaldehyde or iodine. TMV preparation can be prepared from plant tissues by differential centrifugation after (NH 4 ) 2 SO 4 precipitation.

TMV 단일가닥 RNA 게놈은 약 6400 누클레오티드 길이이고, 5'-말단이 캡핑되어 있으며, 폴리아데닐화는 되어 있지 않다. 게놈 RNA는 분자량이 약 130,000(130K)인 단백질 및 분자량이 약 180,000(180K)인 리드-쓰루(read-through)에 의해 제조되는 또다른 것에 대한 mRNA로 작용될 수 있다. 17.5K 코트 단백질을 코딩하는 것(LCM) 및 30K 단백질을 코딩하는 또다른 것(I2)를 포함해서 모노시스트로닉 3'-공동말단 서브게놈 mRNA의 형성에 의한 감염동안 다른 유전자가 발현된다. 30K 단백질은 밀러, 제이.의「Virology 132:71 (1984)」에 개시된 바와 같이 감염된 원형질체에서 검출되었고, 데옴(Deom)외 다수의「Science 237:389 (1987)」에 개시되어 있는 감염된 식물내에서 바이러스의 세포에서 세포로의 이동에 관련된다. 상기 2개의 큰 단백질의 기능은 알려져 있지 않지만, 이들은 RNA 복제 및 전사에 있어 기능이 있는 것을 생각된다.The TMV single stranded RNA genome is about 6400 nucleotides in length, capped at the 5'-end and is not polyadenylation. Genomic RNA can act as an mRNA for a protein having a molecular weight of about 130,000 (130K) and another one produced by read-through having a molecular weight of about 180,000 (180K). Other genes are expressed during infection by the formation of monocystronic 3′-coterminal subgenomic mRNA, including one encoding the 17.5K coat protein (LCM) and another encoding the 30K protein (I 2 ). 30K protein was detected in infected protoplasts, as described in Miller, J., Virology 132: 71 (1984), and in infected plants disclosed in Deom et al., Science 237: 389 (1987). Involve the movement of the virus from cell to cell. The functions of these two large proteins are not known, but they are believed to have functions in RNA replication and transcription.

게놈, I2, LMC RNA에 상응하는 이중가닥 RNA를 포함한 몇개의 이중가닥 RNA 분자는 TMV로 감염된 식물 조직에서 검출되었다. 상기 RNA 분자는 다른 메커니즘을 발생시키는 게놈 복제 및/또는 mRNA 합성 과정의 중간체로 여겨진다.Several double-stranded RNA molecules, including double-stranded RNA corresponding to the genome, I 2 , LMC RNA, have been detected in plant tissues infected with TMV. Such RNA molecules are believed to be intermediates in genomic replication and / or mRNA synthesis processes that give rise to other mechanisms.

ctDNA의 트랜스크립트가 정제 TMV 비리온에서 검출되기 때문에 어떤 TMV 어셈블리는 엽록체에서 발생된다는 것이 제시되고 있지만, TMV 어셈블리는 명백하게 식물 세포의 세포질에서 발생된다. TMV 어셈블리 개시는 코트 단백질의 고리형 집합체("디스크")(각 디스크는 2개의 층으로 구성된 17개의 서브유닛으로 구성된다)와 RNA내 유일한 내부 핵형성 사이트; TMV의 일반 균주에서 3'-말단으로부터 약 900 누클레오티드 헤어핀 영역 사이의 상호작용에 의해 발생된다. 상기 사이트를 포함하는 서브게놈 RNA 를 포함한 어떤 RNA는 비리온으로 포장될 수 있다. 상기 디스크는 RNA와 상호작용시 나선형으로 예상되고, 그후 어셈블리(신장)이 양쪽 방향(그러나, 핵형성 사이트로부터 5'-방향보다 3'-방향에서 더 빠르게 진행된다.It has been suggested that some TMV assemblies occur in chloroplasts because transcripts of ctDNA are detected in purified TMV virions, but TMV assemblies are apparently generated in the cytoplasm of plant cells. TMV assembly initiation comprises a cyclic aggregate ("disk") of coat proteins (each disk consisting of 17 subunits in two layers) and a unique internal nucleation site in RNA; In the general strain of TMV is generated by the interaction between the region of about 900 nucleotide hairpins from the 3'-terminus. Any RNA, including subgenomic RNA containing the site, can be packaged in virions. The disk is expected to spiral upon interaction with RNA, and then the assembly (extension) proceeds faster in both directions (but 3'-direction than the 5'-direction from the nucleation site).

토바모바이러스 중 또 다른 하나인 큐컴버 그린 모틀 모자이크 바이러스 워터멜론 스트레인(CGMMV-W)은 큐컴버 바이러스와 관련된다. 노주(Nozu)외 다수의「Virology 45:557 (1971)」. CGMMV-W의 코트 단백질은 생체외에서 바이러스 입자를 어셈블리하기 위해서 TMV 및 CGMMV 모두의 RNA와 상호작용한다. 쿠리스(Kurisu)외 다수, Virology 70:214 (1976).Another one of the tobamoviruses, the Cumcumber Green Mottle Mosaic Virus Watermelon Strain (CGMMV-W), is associated with the Cumcumber virus. Nozu et al. Virology 45: 557 (1971). The coat protein of CGMMV-W interacts with the RNA of both TMV and CGMMV to assemble viral particles in vitro. Kurisu et al., Virology 70: 214 (1976).

몇몇 토바모바이러스 균주는 오리진의 어셈블리 위치에 기초하여 2개의 하위 그룹으로 나눌 수 있다. 하위그룹 I은 불가레(vulgare), OM 및 토마토 균주를 포함하며, 이는 RNA 게놈의 3'-말단 및 코트 단백질 시스트론으로부터 약 800-1,000누클레오티드 어셈블리 오리진을 갖는다. 레베우리어(Lebeurier)외 다수의 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74:149 (1977); 후쿠다(Fukuda)외 다수의 Virology 101:493 (1980). 하위그룹 II는 CGMMV-W 및 콘피(cornpea) 균주(Cc)를 포함하며, 이는 RNA 게놈의 3'-말단 및 코트 단백질 시스트론으로부터 약 300-500 누클레오티드 어셈블리 오리진을 갖는다. CGMMV-W의 코드 단백질 시스트론은 3'-말단으로부터 176-661 누클레오티드에 위치한다. 3' 비코딩 영역은 175 누클레오티드 길이이다. 어셈블리 오리진은 코트 단백질 시스트론내에 위치한다. 메쉬(Meshi)외 다수, Virology 127:54 (1983).Some tobamovirus strains can be divided into two subgroups based on the assembly location of the origin. Subgroup I includes vulgare, OM and tomato strains, which have about 800-1,000 nucleotide assembly origin from the 3'-end and coat protein cistron of the RNA genome. Lebeurier et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 149 (1977); Fukuda et al. Virology 101: 493 (1980). Subgroup II includes CGMMV-W and cornpea strains (Cc), which have about 300-500 nucleotide assembly origin from the 3′-end and coat protein cistron of the RNA genome. The code protein cistron of CGMMV-W is located at 176-661 nucleotides from the 3'-terminus. The 3 ′ noncoding region is 175 nucleotides in length. The assembly origin is located in the coat protein cistron. Meshi et al., Virology 127: 54 (1983).

브로움 모자이크 바이러스 그룹Broum Mosaic Virus Group

브로움 모아지크 바이러스(BMV)는 갈라진 단일가닥 RNA-함유 식물 바이러스의 일종이며, 일반적으로 브로모바이러스라고도 한다. 브로모바이러스의 각 종류는 좁은 범위의 식물을 감염시킨다. 브로모바이러스의 기계적인 이동은 용이하게 발생되며, 어떤 종류는 갑충(beetle)에 의해 이동될 수 있다. BV 뿐만 아니라, 다른 브로모바이러스는 브로드 빈 모틀 바이러스 및 카우피 클로로틱 모틀 바이러스가 포함된다.Broome mojik virus (BMV) is a branched, single-stranded RNA-containing plant virus, commonly referred to as bromovirus. Each type of bromovirus infects a narrow range of plants. Mechanical movement of bromoviruses occurs easily, and some species can be carried by beetles. In addition to BV, other bromoviruses include broad bean mottle virus and kaupy chlorotic mottle virus.

일반적으로, 브로모바이러스 비리온은 단일 종의 코트 단백질을 함유하는 직경이 약 26㎛인 20면체이다. 브로모바이러스 게놈은 선형 포지티브-센스 단일가닥 RNA 분자 3개를 가지며, 코트 단백질 mRNA는 피막씌워질 수도 있다. RNA 각각은 캡핑된 5'-말단을 가지며, 3'-말단에 tRNA와 유사한 구조(이는 티로신을 수용한다)를 갖는다. 바이러스 어셈블리는 세포질에서 발생된다. BMV의 완전한 누클레오티드 서열은 알퀴스트외 다수의「J. Mol. Biol. 153:23 (1981)」에 개시된 바와 같이 식별되고, 특징지워진다.In general, bromovirus virions are icosahedrons of about 26 μm in diameter containing a single species of coat protein. The bromovirus genome has three linear positive-sense single stranded RNA molecules and the coat protein mRNA may be encapsulated. Each of the RNAs has a capped 5'-end and a structure similar to tRNA at the 3'-end, which contains tyrosine. Viral assembly occurs in the cytoplasm. The complete nucleotide sequence of BMV is described in Alquist et al. Mol. Biol. 153: 23 (1981), and is characterized.

라이스 네크로시스 바이러스Rice Necrosis Virus

라이스 네트로시스 바이러스는 포테이토 바이러스 Y 그룹 또는 포티바이러스의 일종이다. 라이스 네트로시스 비리온은 한가지 형태의 코트 단백질(분자량은 약 32,000 내지 약 36,000이다) 및 선형 포지티브-센스 단일가닥 RNA 분자 하나로 이루어진 굴곡성 필라멘트이다. 라이스 네크로시스 바이러스는 폴리믹사 오라미니스(Polymyxa oraminis)(식물, 조류 및 균류에서 발견되는 진핵 세포내 기생충)에 의해 이동된다.Rice netrosis virus is a type of potato virus Y group or a kind of fortivirus. Rice netrosic virions are flexible filaments consisting of one type of coat protein (molecular weight is about 32,000 to about 36,000) and one linear positive-sense single stranded RNA molecule. Rice necrosis virus is carried by Polymyxa oraminis (eukaryotic intracellular parasites found in plants, algae and fungi).

제미니바이러스Gemini Virus

제미니바이러스는 독특한 형태의 비리온을 갖는 작은 단일가닥 DNA-함유 식물 바이러스의 그룹이다. 각 비리온은 단일형태의 단백질(분자량은 약 2.7-3.4×104)로 구성된 한쌍의 같은 크기의 입자(불완전한 20면체)으로 구성된다. 각 제미니바이러스 비리온은 원형 포지티드-센스 단일가닥 DNA 분자 하나를 포함한다. 어떤 제미니바이러스(즉, 카사바 레이턴트 바이러스 및 빈 골든 모자이크 바이러스)에 있어서, 게놈은 2갈래로 갈라져 있고, 2개의 단일가닥 DNA 분자를 포함한다.Geminiviruses are a group of small single-stranded DNA-containing plant viruses with unique forms of virions. Each virion consists of a pair of equally sized particles (incomplete icosahedrons) consisting of a single type of protein (molecular weight is approximately 2.7-3.4 × 10 4 ). Each geminivirus virion contains one circularly positioned-sense single stranded DNA molecule. In some geminiviruses (ie, cassava latent virus and empty golden mosaic virus), the genome is bifurcated and contains two single stranded DNA molecules.

포티바이러스Fortivirus

포티바이러스는 폴리단백질을 생성하는 식물 바이러스 그룹이다. 특히 바람직한 포티바이러스는 TEV(tobacco etch virus)이다. TEV는 잘 특징지워진 포티바이러스이며, 3개의 바이러스-특이 단백질효소에 의해 처리되는 단일의 큰 폴리단백질을 코딩하는 9.5kb의 포지티브-가닥 RNA 게놈을 함유한다. 핵함유 단백질인 "단백질효소"는 몇몇 복제-관련 단백질 및 캡시드 단백질의 성장과 관련있다. HC-Pro(helper component-proteinase) 및 35-kDa 단백질은 그 각각의 C-말단에서 촉매하거나 절단시킨다. 상기 단백질 각각에서 단백질분해 도메인은 C-말단 가까이에 위치한다. 35-kDa 단백질효소 및 HC-Pro는 TEV 폴리단백질의 N-말단으로부터 유도된다.Fortiviruses are a group of plant viruses that produce polyproteins. Particularly preferred fortivirus is tobacco etch virus (TEV). TEV is a well characterized fortivirus and contains a 9.5 kb positive-stranded RNA genome that encodes a single large polyprotein that is processed by three virus-specific proteases. The nuclear protein "proteinase" is associated with the growth of several replication-related proteins and capsid proteins. Helper component-proteinase (HC-Pro) and 35-kDa protein catalyze or cleave at their respective C-terminus. In each of these proteins the proteolytic domain is located near the C-terminus. 35-kDa protease and HC-Pro are derived from the N-terminus of TEV polyprotein.

본 발명의 어떤 구체예에 따른 특히 유용한 다른 바이러스는 동물 숙주와 결합된 바이러스인 것을 특징으로 한다. 이들 바이러스 중 몇몇은 하기에 논의되어 있다.Another particularly useful virus according to some embodiments of the invention is characterized in that the virus is associated with an animal host. Some of these viruses are discussed below.

알파바이러스Alpha virus

알파바이러스는 토가비리대(Togaviridae)과의 바이러스속이다. 이 속을 구성하는 대부분의 바이러스는 모기에 의해 전달되고, 사람 또는 동물에서 질병을 유발할 수 있다. 몇몇 알파바이러스는 3개의 혈청학적으로 정의된 복합체로 그룹화된다. 착물-특이 항원은 바이러스의 E1 단백질과 결합되고, 종-특이 항원은 바이러스의 E2 단백질과 결합된다.Alphaviruses are a genus of viruses from the Togaviridae family. Most of the viruses that make up this genus are transmitted by mosquitoes and can cause disease in humans or animals. Some alphaviruses are grouped into three serologically defined complexes. Complex-specific antigens are bound to the E1 protein of the virus, and species-specific antigens are bound to the E2 protein of the virus.

셈리키 포레스트 바이러스(Semliki Forest virus) 복합체에는 베바루 바이러스(Bebaru virus), 키쿤구니아 피버 바이러스(Chikungunya Fever virus), 게타 바이러스(Getah virus), 마야로 바이러스(Mayaro virus), 오니옹기옹 피버 바이러스(O'nyongyong Fever virus), 로스 리버 바이러스(Ross River virus), 사기야마 바이러스(Sagiyama virus), 셈리키 포레스트 바이러스(Semliki Forest virus) 및 우나 바이러스(Una virus)가 포함된다. 베네주엘란 에퀸 엔세팔로미엘리티스 바이러스(Venezuelan Equine Encephalomylitis virus) 복합체에는 카바소우 바이러스(Cabassou virus), 에버그레이드 바이러스(Evenrglades virus), 무캄보 바이러스(Mucambo virus), 픽수나 바이러스(Pixuna virus) 및 베네주엘란 에퀸 엔세팔로미엘리티스 바이러스가 포함된다. 웨스턴 에퀸 엔세팔로미엘리티스 바이러스 복합체에는 아우라 바이러스(Aura virus), 포트 모건 바이러스(Fort Morgan virus), 하이랜드 제이 바이러스(Highlands J virus), 키질라가크 바이러스(kyzylagach virus), 신드비스 바이러스(Sindbis virus), 웨스턴 에퀸 엔세팔로미엘리티스 바이러스 및 와타로아 바이러스(Whataroa virus)가 포함된다.The Semliki Forest virus complex includes Bebaru virus, Chikkununya Fever virus, Getah virus, Mayaro virus, and Oniongi Fever virus. (O'nyongyong Fever virus), Ross River virus, Sagiyama virus, Semliki Forest virus and Una virus. Venezuelan Equine Encephalomylitis virus complexes include Cabassou virus, Everrglades virus, Mucambo virus, Pixuna virus, and Venezuelan Equine Encephalomyelitis viruses are included. The Western Equine Encephalomyelitis virus complex includes Aura virus, Fort Morgan virus, Highlands J virus, kyzylagach virus and Sindbis virus. virus), Western Equine Encephalomyelitis virus and Whataroa virus.

알파바이러스는 플러스-가닥 mRNA와 복합된 캡시드 단백질의 단일 종의 180 사본으로 구성된 20면체 누클레오티드를 함유한다. 알파바이러스는 프리어셈블리 누클레오캡시드가 2개의 바이러스-코딩 내막, 즉 E1 및 E2를 포함하는 지질 엔벨로프에 의해 둘러싸일때 성장한다. 상기 엔벨로프는 세포질내에서 어셈블리된 캡시드가 플라즈마막을 통해 발달할때 얻어진다. 엔벨로프는 숙주 세포로부터 유도되는 지질 이중층으로 구성된다.Alphaviruses contain icosahedral nucleotides consisting of 180 copies of a single species of capsid protein complexed with plus-stranded mRNA. Alphaviruses grow when the preassembly nucleocapsid is surrounded by a lipid envelope comprising two virus-encoding linings, namely El and E2. The envelope is obtained when capsids assembled in the cytoplasm develop through the plasma membrane. The envelope consists of a lipid bilayer derived from a host cell.

캡시드 단백질의 절반의 기본 아미노-말단은 게놈 RNA를 갖는 캡시드의 상호작용을 안정화시키거나 또는 피막형성을 개시하기 위한 게놈 RNA과 상호작용한다고 주장되고 있다. 스트라우스(Strauss)외 다수의「Togaviridae and Flaviviridaei, Ed. S. Schlesinger & M. Scjlesinger, Plenum Press, New York, pp. 35-90 (1980)」. 상기 주장은 어셈블리의 오리진이 피막되지않은 게놈 RNA상에 위치하거나 또는 캡시드 단백질의 아미노-말단에 위치한다는 것을 의미한다.It is claimed that half the basic amino-terminus of the capsid protein interacts with genomic RNA to stabilize the capsid interaction with genomic RNA or to initiate encapsulation. Strauss et al., Togaviridae and Flaviviridaei, Ed. S. Schlesinger & M. Scjlesinger, Plenum Press, New York, pp. 35-90 (1980). This assertion means that the origin of the assembly is located on the unencapsulated genomic RNA or at the amino-terminus of the capsid protein.

알파바이러스의 온도에 민감한 돌연변이와의 연구는 구조 단백질의 개열의 실패가 성숙한 비리온을 형성할 수 없도록 한다는 것을 나타내었다. 린드퀴스트(Lindquist)외 다수의 Virology 151:10 (1986)은 신드비스 바이러스(Sindbis virus), ts20의 온도에 민감한 돌연변이를 특징짓고 있다. 온도 민감성은 누클레오티드 9502에서 A-U 변화로부터 얻어진다. Ts 손상은 PE2를 E2 및 E3의 개열 및 자손 비리온의 최종 돌연변이화를 제공한다. 한(Hahn)외 다수의 supra는 허용되지않는 온도에서 전구체 폴리단백질의 개열을 방지하는 캡시드 단백질내 3개의 온도 민감성 돌연변이르 보고하였다. 개열 실패시에는 캡스드가 형성되지 않으며 엔벨로프 단백질이 거의 없다.Studies with temperature-sensitive mutations in alphaviruses have shown that failure of cleavage of structural proteins prevents them from forming mature virions. Lindquist et al. Virology 151: 10 (1986) characterize temperature-sensitive mutations of Sindbis virus, t s 20. Temperature sensitivity is obtained from AU change in nucleotide 9502. Ts damage provides PE2 cleavage of E2 and E3 and final mutation of progeny virions. Hahn and many other supra reported three temperature sensitive mutations in capsid proteins that prevent cleavage of precursor polyproteins at unacceptable temperatures. If the cleavage fails, no caps are formed and there is little envelope protein.

신드비스 바이러스의 디펙트 인터피어링 RNA(defect interfering RNA : DI 파티클)는 상동한 표준 바이러스의 복제를 억제하는 헬프-의존 결실 돌연변이이다. 퍼라울트, 제이.(Perrault, J.), Microbiol. Immunol. 93:151 (1981). DI 파티클은 적어도 하나의 외부 유전자를 세포로 도입하는 기능 벡터인 것을 밝혀졌다. 르비스, R.(Levis, R.), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:4811 (1987).Defect interfering RNA (DI particles) of Sindbis virus is a help-dependent deletion mutation that inhibits replication of homologous standard viruses. Perrault, J., Microbiol. Immunol. 93: 151 (1981). DI particles have been found to be functional vectors that introduce at least one foreign gene into the cell. Levis, R., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 4811 (1987).

DI 게놈의 적어도 1689 내부 누클레오티드를 외부 서열로 교체할 수 있고, 복제 및 피막이 가능한 RNA를 얻을 수 있다. DI 게놈의 결실은 생물학적 활성을 파괴하지는 않는다. 상기 시스템의 단점은 DI 파티클이 내부 RNA 서열을 임의로 재배열시키고, 크기도 변화시킨다는 것이다. 몬로(Monroe)외 다수, J. Virology 49:865 (1984). 내부 서열로 삽입된 유전자의 발현은 예상되는 바보다 그리 높지 않다. 르비스(Levis)외 다수의 상기 문헌에서 삽입된 유전자의 복제는 우수하지만 해독은 낮다는 것이 밝혀졌다. 이는 해독 사이트에 대한 전체 바이러스 파티클의 경쟁 및/또는 몇개의 통로를 통한 재배열로 인한 유전자의 분열의 결과이다.At least 1689 internal nucleotides of the DI genome can be replaced with an external sequence, yielding RNA capable of replication and encapsulation. Deletion of the DI genome does not destroy biological activity. A disadvantage of this system is that DI particles randomly rearrange internal RNA sequences and change their size. Monroe et al., J. Virology 49: 865 (1984). The expression of the gene inserted into the internal sequence is not much higher than expected. Levis et al. Have found that the replication of the inserted gene is good but low in translation. This is the result of the cleavage of the gene due to competition of the whole virus particle to the detoxification site and / or rearrangement through several channels.

mRNA의 두가지 종은 알파바이러스-감염 세포에 존재한다: 천연 비리온으로 포장되고, 비구조 단백질에 대한 메세지로서 작용하는 42S mRNA 영역, 구조 폴리펩티드를 코딩하는 26S mRNA. 26S mRNA는 42S mRNA의 3' 세번째와 상동하다. 이는 캡시드 단백질 및 2개의 글리코실화 막단백질, E1 및 E2로 동시해독 개열 및 처리되는 130K 폴리단백질로 해독된다.Two species of mRNA are present in alphavirus-infected cells: the 42S mRNA region, which is packaged with native virions and acts as a message for nonstructural proteins, 26S mRNA encoding structural polypeptides. 26S mRNA is homologous to the 3 'third of 42S mRNA. It is translated into 130K polyprotein which is co-detoxified and treated with capsid protein and two glycosylated membrane proteins, E1 and E2.

이스턴 에퀸 엔세팔로미엘리티스(EEE) 균주 82V-2137의 26S mRNA는 창(Chang)외 다수의 J. Gem. Virol. 68:2129 (1987)에 의해 클로닝 및 분석될 수 있다. 26S mRNA 영역은 캡시드 단백질, E3, E2, 6K 및 E1을 코딩한다. 캡시드 단백질의 아미노 말단은 피막형성을 시작하기 위해서 mRNA를 갖는 캡시드의 상호작용을 안정화시키거나, 게놈 RNA와 상호작용하는 것으로 판단된다.The 26S mRNA of Eastern Equine Encephalomyelitis (EEE) strain 82V-2137 has been described by Chang et al. In J. Gem. Virol. 68: 2129 (1987). The 26S mRNA region encodes the capsid proteins, E3, E2, 6K and El. The amino terminus of the capsid protein is believed to stabilize the interaction of the capsid with mRNA or to interact with genomic RNA to initiate encapsulation.

PE2라 불리우는 개열되지 않은 E3 및 E2는 단백질 합성동안 숙주 ER로 삽입된다. PE2는 바이러스 형태형성동안 누클레오캡시드와 상호작용하는 적어도 5개의 알파바이러스와 동일한 영역을 갖는 것으로 판단된다.Uncleaved E3 and E2, called PE2, are inserted into the host ER during protein synthesis. PE2 is believed to have the same region as at least five alphaviruses that interact with nucleocapsid during virus morphogenesis.

6K 단백질은 막을 통과해서 E1 단백질이 이동하는 것에 관여하는 시그널 서열으로서 작용하는 것으로 판단된다. E1 단백질은 바이러스 융합 및 바이러스 엔벨로프에 E1 단백질의 앵커(anchor)를 매개하는 것으로 판단된다.The 6K protein is believed to act as a signal sequence involved in the movement of the E1 protein across the membrane. The E1 protein is believed to mediate the anchor of the E1 protein to viral fusion and viral envelopes.

리노바이러스(Rhinovirus)Rhino virus

리노바이러스는 피코르나비리대(Picornaviridae)과의 바이러스종이다. 리노바이러스는 산에 불안정하며, 따라서 약 6 이하의 pH값에서 급속하게 불활성화된다. 리노바이러스는 일반적으로 포유동물의 상부호흡트랙을 감염시킨다.Renovirus is a viral species of the family Picornaviridae. Linoviruses are acid labile and are therefore rapidly inactivated at pH values below about 6. Renoviruses generally infect mammalian upper respiratory tracks.

인간 리노바이러스는 일반적인 감기의 주된 발생체이고, 많은 정형이 있다. 리노바이러스는 다양한 인간 세포 매질에서 증식될 수 있는데, 적정 성장 온도는 약 33℃이다. 대부분의 리노바이러스 균주는 실온이하에서 안정하며, 결빙에 견딜 수 있다. 리노바이러스는 시트르산, 요오드 또는 페놀/알콜 혼합물의 팅크(tincture)에 의해 불활성화될 수 있다. 인간 리노바이러스 2(HRV2)의 완전한 누클레오티드 서열은 시퀀싱되어져 있다. 게놈은 6450개의 누클레오티드 긴 ORF(open reading frame)를 갖는 7102개의 누클레오티드로 이루어져 있는데, 이는 5'-말단으로부터 611 누클레오티드에서 시작해서 폴리(A) 트랙으로부터 42 누클레오티드에서 정지한다. 3개의 캡시드 단백질 및 개열 사이트가 확인되었다.Human rhinoviruses are the main source of common colds and there are many forms. Rhinoviruses can be propagated in a variety of human cell media, with a suitable growth temperature of about 33 ° C. Most rhinovirus strains are stable below room temperature and can tolerate freezing. Linoviruses can be inactivated by tincture of citric acid, iodine or phenol / alcohol mixtures. The complete nucleotide sequence of human linovirus 2 (HRV2) is sequenced. The genome consists of 7102 nucleotides with 6450 nucleotides long open reading frame (ORF), starting at 611 nucleotides from the 5′-end and stopping at 42 nucleotides from the poly (A) track. Three capsid proteins and cleavage sites were identified.

리노바이러슨 RNA는 단일가닥이고 포지티드-센스이다. 상기 RNA는 캡핑되지 않았으며, 그러나 5'-말단에서 작은 바이러스-코딩 단백질, 비리온-단백질 게놈 결합(VPg)에 결합되어 있다. 해독은 개별적인 바이러스 단백질을 산출하기 위해 단백질분해 개열에 의해 깨어지는 단일 폴리단백질을 생성하는 것으로 판단된다. 20면체 바이러스 캡시드는 각각 4개의 바이러스 단백질, VP1, VP2, VP3 및 VP4의 60개의 사본을 포함하며, RNA 게놈을 둘러싼다. 메다파 케이.(Medappa K.) Virology 44:259 (1971).Renovirusson RNA is single stranded and positioned-sense. The RNA is not capped but is bound to the small virus-coding protein, virion-protein genomic binding (VPg) at the 5'-end. Detoxification is believed to produce a single polyprotein that is broken by proteolytic cleavage to yield individual viral proteins. The icosahedral virus capsid contains 60 copies of four viral proteins, VP1, VP2, VP3 and VP4, respectively, surrounding the RNA genome. Medappa K. Virology 44: 259 (1971).

상기 긴 ORF의 610 누클레오티드의 분석은 몇개의 짧은 ORF를 나타낸다. 그러나, 단지 2개의 서열만이 HRV2, HRV14 및 폴리오바이러스의 3개의 정형과 상동함을 나타내기 때문에 어떠한 기능도 해독된 단백질로 할당될 수 없다. 상기 두 서열은 바이러스 생활환에 있어 중요하다. 이들은 HRV2내 436에서 시작하는 16개의 염기 스트레치 및 HRV2내 531에서 시작하는 23개의 염기 스트레치이다. 비구조 단백질의 나머지로부터 이들 서열을 커팅하거나 제거하는 것은 성숙한 비리온을 어셈블리함에 있어 예측할 수 없는 효과를 발생할 수 있다.The analysis of 610 nucleotides of the long ORF shows several short ORFs. However, since only two sequences show homology with the three stereotypes of HRV2, HRV14 and poliovirus, no function can be assigned to the translated protein. Both sequences are important for viral life cycles. These are 16 base stretches starting at 436 in HRV2 and 23 base stretches starting at 531 in HRV2. Cutting or removing these sequences from the rest of the nonstructural protein can produce unpredictable effects in assembling mature virions.

HRV2의 캡시드 단백질: VP4, VP3, VP2 및 VP1은 각각 누클레오티드 611, 818, 1601 및 2311에서 시작한다. VP1 및 VP2A 사이의 개열포인트는 누클레오티드 3255 주변으로 생각된다. 스케른(Skern)외 다수, Nucleic Acids Research 13:2111 (1985).Capsid proteins of HRV2: VP4, VP3, VP2 and VP1 start at nucleotides 611, 818, 1601 and 2311, respectively. The cleavage point between VP1 and VP2A is thought to be around nucleotide 3255. Skern et al., Nucleic Acids Research 13: 2111 (1985).

인간 리노바이러스 타입 89(HRV89)는 HRV2와 매우 유사하다. 이는 2164개의 코돈의 큰 단일 ORF를 갖는 7152개의 누클레오티드 게놈을 포함한다. 해독은 누클레오티드 619에서 시작하여, 폴리(A) 트랙전 42 누클레오티드에서 정지한다. 캡시드 구조 단백질, VP4, VP2, VP3 및 VP1이 먼저 해독된다. VP4의 해독은 619에서 시작된다. 개열 사이트는 하기와 같다:Human rhinovirus type 89 (HRV89) is very similar to HRV2. This includes 7152 nucleotide genomes with a large single ORF of 2164 codons. Detoxification begins at nucleotide 619 and stops at 42 nucleotides prior to poly (A) track. Capsid structural proteins, VP4, VP2, VP3 and VP1 are first translated. Decryption of VP4 begins at 619. Cleavage sites are as follows:

VP4/VP2 825 측정된VP4 / VP2 825 measured

VP2/VP3 1627 측정됨VP2 / VP3 1627 measured

VP3/VP1 2340 측정됨VP3 / VP1 2340 measured

VP1/P2-A 3235 가정VP1 / P2-A 3235 assumption

듀클러(Ducchler)외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:2605 (1987).Ducchler et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 2605 (1987).

폴리오바이러스Poliovirus

폴리오바이러스는 사람의 급성회백수염의 발생체이고, 엔테로바이러스의 세가지 그룹 중 하나이다. 에테로바이러스는 피코르나비리디애(리노바이러스 패밀리)과의 종이다. 대부분의 엔테로바이러스는 포유류의 위장내 트랙에서 1차적으로 복제되고, 그 결과 다른 조직이 감염될 수 있다. 많은 엔테로바이러스는 사람 또는 원숭이의 신장 세포 매질 및 특정 세포 라인(가령, HeLa, Vero, WI-e8)에서 증식될 수 있다. 엔테로바이러스는 열(약 50℃), 포름알데히드(3%), 염산(0.1N) 또는 염소(약 0.3-0.5 ppm 유리 잔기 Cl2)를 사용하여 불활성화될 수 있다.Polioviruses are the generator of human acute gray beard and are one of three groups of enteroviruses. Heteroviruses are species of the family Picornaviridiea (linovirus family). Most enteroviruses replicate primarily in the gastrointestinal tracks of mammals, which can infect other tissues. Many enteroviruses can be propagated in the renal cell medium of humans or monkeys and in certain cell lines (eg, HeLa, Vero, WI-e8). Enteroviruses can be inactivated using heat (about 50 ° C.), formaldehyde (3%), hydrochloric acid (0.1N) or chlorine (about 0.3-0.5 ppm free residue Cl 2 ).

폴리오바이러스 PV2(Sab) 및 PV3(Sab)의 완전한 누클레오티드 서열은 측정되어 있다. 이들은 각각 7439개의 누클레오티드 및 7434개의 누클레오티드 길이이다. 5'-말단으로부터 700 누클레오티드 이상에서 시작되는 긴 단일 ORF가 있다. 폴리오바이러스 해독은 단백질분해 처리에 의해 개열된 단일 폴리단백질을 생성한다. 키타무라(Kitamura)외 다수, Nature 291:547 (1981).The complete nucleotide sequence of poliovirus PV2 (Sab) and PV3 (Sab) has been determined. These are 7439 nucleotides and 7434 nucleotides in length. There is a long single ORF starting at over 700 nucleotides from the 5'-end. Poliovirus translation produces a single polyprotein cleaved by proteolytic treatment. Kitamura et al., Nature 291: 547 (1981).

해독되지 않은 영역내 이들 상동한 서열은 상기와 같은 바이러스 복제에 필수적인 역할을 한다:These homologous sequences in the untranslated region play an essential role in viral replication such as:

1.바이러스-특이 RNA 합성;1. Virus-specific RNA synthesis;

2.바이러스-특이 단배질 합성; 및2.virus-specific protein synthesis; And

3.포장3. Packing

도요다 에이치.(Toyoda H.)외 다수, J. Mol. Biol. 174:561 (1984).Toyota H. et al., J. Mol. Biol. 174: 561 (1984).

폴리오바이러스 정형의 구조는 서열 상동성이 매우 높다. 그의 코딩 서열은 동일한 순서에 동일한 단백질을 코딩한다. 그러므로, 구조 단백질 유전자는 유사하게 배치된다. PV1, PV2 및 PV3에 있어서, 폴리단백질은 750 누클레오티드 근처에서 해독이 시작된다. 4개의 구조 단백질 VP4, VP2, VP3 및 VP1는 각각 대략 745, 960, 1790 및 2495에서 시작되고, VPI는 대략 3410에서 끝난다. 이들은 생체내에서 정지/시작코돈에서보다는 단백질분해 개열에 의해 분리된다.The structure of the poliovirus stereotype is very high in sequence homology. Its coding sequence encodes the same protein in the same order. Therefore, structural protein genes are similarly arranged. For PV1, PV2 and PV3, polyproteins begin to detox around 750 nucleotides. The four structural proteins VP4, VP2, VP3 and VP1 start at approximately 745, 960, 1790 and 2495, respectively, and the VPI ends at approximately 3410. They are separated in vivo by proteolytic cleavage rather than at stop / start codons.

시미안 바이러스 40Simian virus 40

시미안 바이러스 40(SV40)은 폴리오마바이러스종의 바이러스이고, 붉은털원숭이의 신장 세포로부터 처음 분리되었다. 상기 바이러스는 상기 세포에서 일반적으로 잠복형태로 발견된다. 시미안 바이러스 40은 천연 숙주내에서 대개 비병원성이다.Simian virus 40 (SV40) is a polyomavirus species virus, first isolated from Rhesus monkey kidney cells. The virus is usually found in the cells in latent form. Simian virus 40 is usually nonpathogenic in natural hosts.

시미안 바이러스 40 비리온은 3개의 구조 단백질, VP1, VP2 및 VP3의 어셈블리에 의해 제조된다. 기라르드(Girard)외 다수, Biochem. Biophys. Res. Commun.40:97 (1970); 프라이브즈(Prives)외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 71:302 (1974); 자코브슨(Jacobson)외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73:2747 (1976). 상기 3개의 대응되는 바이러스 유전자는 부분적인 오버랩핑 방법으로 구성된다. 이들은 게놈의 레이트 유전자 부분으로 구성된다. 투즈 제이.(Tooze J.) Moleculat Biology of Tumor Viruses 부록 A The SV40 Nucleotide Sequence, 2nd Ed. Part 2, pp. 799-831 (1980), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York. 캡시드 단백질 VP2 및 VP3는 각각 누클레오티드 545 내지 1601 및 899 내지 1601에 의해 코딩되고, 이 둘 모두는 동일한 프레임에서 읽을 수 있다. 따라서 VP3는 VP2의 하위세트이다. 캡시드 단백질 VP1은 누클레오티드 1488-2574에 의해 코딩된다. VP2-VP3 ORF의 말단은 113개의 누클레오티드에 의해 VP를 오버랩핑하지만, 두 프레임 중에서 읽을 수 있다. 투즈 제이.(Tooze J.)의 상기 문헌, 위코브스키(Wychowski)외 다수, J. Virology 61:3862 (1987).Simian virus 40 virions are made by assembly of three structural proteins, VP1, VP2 and VP3. Girard et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 40:97 (1970); Prives et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 71: 302 (1974); Jacobson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73: 2747 (1976). The three corresponding viral genes consist of a partial overlapping method. These consist of the late gene portion of the genome. Tooze J. Moleculat Biology of Tumor Viruses Appendix A The SV40 Nucleotide Sequence, 2nd Ed. Part 2, pp. 799-831 (1980), Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York. Capsid proteins VP2 and VP3 are encoded by nucleotides 545-1601 and 899-1601, respectively, both of which can be read in the same frame. Thus VP3 is a subset of VP2. Capsid protein VP1 is encoded by nucleotide 1488-2574. The end of the VP2-VP3 ORF overlaps the VP by 113 nucleotides, but can read between the two frames. See, above, by Tooze J., Wychowski et al., J. Virology 61: 3862 (1987).

아데노바이러스Adenovirus

아데노바이러스 타입 2는 아데노바이러스과 또는 아데노바이러스 중 하나이다. 이 바이러스과는 포유류 또는 조류를 감염시키는 논-엔벨로프 선형 이중가닥 DNA-포함 바이러스이다.Adenovirus type 2 is either adenovirus family or adenovirus. This family of viruses is a non-envelope linear double stranded DNA-containing virus that infects mammals or birds.

아데노바이러스 비리온은 DNA 게놈이 염기성(아르기닌-풍부) 바이러스 폴리펩티드 VII와 단단히 결합된 20면체 캡시드로 이루어져 있다. 상기 캡시드는 252개의 캡소미어(capsomere)로 구성된다: 240개의 헥손(각 캡소미어가 6개의 다른 캡소미어에 의해 포위됨) 및 12개의 펜톤(각 꼭지점의 하나, 각각이 5 '페리펜토날' 헥손에 의해 포위됨). 각 펜톤은 하나(포유류 아데노바이러스 경우) 또는 두개(대부분의 조류 아데노바이러스)의 당단백질 섬유(바이러스 폴리펩티드 IV)과 결합된 펜톤 염기(바이러스 폴리펩티드 III으로 구성)로 구성되어 있다. 상기 섬유는 헤마글루티닌으로 작용할 수 있고, 숙주 세포-표면 수용체에 대한 비리온의 결합사이트이다. 헥손 각각은 3개의 바이러스 폴리펩티드 II 분자로 구성된다; 이들은 대부분 20면체로 구성된다. 여러 다른 소수의 폴리펩티드가 비리온내에서 발생된다.Adenovirus virions consist of icosahedral capsids in which the DNA genome is tightly bound to basic (arginine-rich) viral polypeptide VII. The capsid consists of 252 capsomere: 240 hexons (each capsomere is surrounded by 6 different capsmeres) and 12 fentons, one at each vertex, each 5 'peripene Surrounded by Tonal 'Hexon). Each Fenton consists of Fenton bases (consisting of viral polypeptides III) associated with one (for mammalian adenovirus cases) or two (most bird adenoviruses) glycoprotein fibers (viral polypeptide IV). The fiber can act as hemagglutinin and is the binding site for virions to host cell-surface receptors. Each hexon consists of three viral polypeptide II molecules; Most of them consist of icosahedrons. Several other minor polypeptides occur in virions.

아데노바이러스 dsDNA 게놈은 각 가닥의 5'-말단에서 소수성 '터미널 단백질(terminal protein)' TP(약 55,000Da의 분자량)에 공유결합되며; 상기 DNA는 다른 아데노바이러스에서 다른 길이의 역말단반복(inverted terminal residue)을 갖는다. 검사된 대부분의 아데노바이러스에 있어서, 5'-말단 잔기는 dCMP이다.The adenovirus dsDNA genome is covalently bound to the hydrophobic 'terminal protein' TP (molecular weight of about 55,000 Da) at the 5'-end of each strand; The DNA has different lengths of inverted terminal residues in different adenoviruses. For most adenoviruses tested, the 5'-terminal residue is dCMP.

복제 사이클 동안, 비리온은 섬유를 통해 특정 세포-포면 수용체에 결합하고, 세포내취입에 의해 또는 플라즈마막으로의 직접 침투에 의해 세포로 들어간다. 대부분의 캡시드 단백질은 세포질에서 제거된다. 비리온 코어는 핵으로 들어가는데, 여기서 코팅되지 않은 것은 비리온 폴리펩티드가 거의 없는 바이러스 DNA를 방출완료한다. 그후 바이러스 유전자 발현이 시작된다. 바이러스 dsDNA는 양쪽 가닥에 모두 유전 정보를 갖고 있다. 초기 유전자(E1a, E1b, E2a, E3, E4 영역)는 바이러스 DNA 발현 시작 이전에 발현된다. 후기 유전자(L1, L2, L3, L4 및 L5 영역)은 DNA 합성이 개시된 후에만 발현된다. 중간 유전자(E2b 및 Iva2)는 DNA 합성시 또는 부재시에 발현된다. E1a 영역은 다른 초기 유전자의 발현의 조절 및 형질전환에 관련된 단백질을 코딩한다. RNA 전사체는 해독되기 위해 세포질로 이동되기 전에 (m7G5ppp5N으로) 캡핑되고, 핵에서 폴리아데닐화된다.During the replication cycle, virions bind to specific cell-surface receptors through the fibers and enter the cells by endocytosis or by direct penetration into the plasma membrane. Most capsid proteins are removed from the cytoplasm. The virion core enters the nucleus, where the uncoated releases the viral DNA with little virion polypeptide. Viral gene expression then begins. Viral dsDNA has genetic information on both strands. Initial genes (E1a, E1b, E2a, E3, E4 regions) are expressed before viral DNA expression begins. Later genes (L1, L2, L3, L4 and L5 regions) are expressed only after DNA synthesis has begun. Intermediate genes (E2b and Iva 2 ) are expressed in DNA synthesis or in absence. The El la region codes for proteins involved in the regulation and transformation of the expression of other early genes. RNA transcripts are capped (to m 7 G 5 ppp 5 N) before being transported to the cytoplasm for translation and polyadenylation in the nucleus.

바이러스 DNA 복제는 터미널 단백질, TP 및 바이러스-코딩 DNA 중합효소, 및 다른 바이러스 및 숙주 단백질을 필요로 한다. TP는 80K 전구체, pTP로서 합성되는데, 이는 초기 복제 DNA 가닥에 공유결합한다. pTP는 비리온 어셈블리시 성숙한 55K TP으로 개열된다; 이 단계에서, pTP는 dCTP 분자와 반응하고, dCMP 잔기에 공유결합되는데, 이것의 3' OH는 DNA 합성을 개시하는 프라이머로 작용하는 것으로 판단된다. 바이러스 구조 단백질을 합성하는 후기 유전자 발현은 세포 단백질 합성을 중지시킴으로써 달성되며, 바이러스 어셈블리는 세포당 105비리온까지 제조될 수 있다.Viral DNA replication requires terminal proteins, TP and virus-encoding DNA polymerases, and other viral and host proteins. TP is synthesized as an 80K precursor, pTP, which covalently binds to the initial replicating DNA strand. pTP cleaves into mature 55K TP upon virion assembly; At this stage, pTP reacts with the dCTP molecule and covalently binds to the dCMP residue, whose 3 'OH is believed to act as a primer to initiate DNA synthesis. Late gene expression to synthesize viral structural proteins is achieved by stopping cellular protein synthesis, and viral assembly can be made up to 10 5 virions per cell.

상기에 기술한 식물 및 동물 바이러스 뿐만아니라, 박테리아 및 효모 세포내 바이러스 발현 시스템도 사용될 수 있다. 박테리아내 바이러스 발현 시스템에 대해서는 무니시킨(Munishikin)외 다수, Nature 333(6172:473-5 (1998) 및 프리아노(Priano)외 다수, J, Mol. Biol. 271(3):299-310 (1997), 그리고 효모내 바이러스 발현에 대해서는 잔다(Janda)외 다수, Cell 72(6):961-70(1993) 및 이시카와(Ishikawa)외 다수, J. Viol. 71(10):7781-90(1997). 상기 참고문헌이 교수하는 바는 이후에 전문으로 통합된다.In addition to the plant and animal viruses described above, bacterial and yeast intracellular virus expression systems can also be used. For bacterial viral expression systems, Munishin et al., Nature 333 (6172: 473-5 (1998) and Priano et al., J, Mol. Biol. 271 (3): 299-310 ( 1997), and for yeast viral expression, Janda et al., Cell 72 (6): 961-70 (1993) and Ishikawa et al., J. Viol. 71 (10): 7781-90 ( 1997) The teachings of this reference are later incorporated into the full text.

적당한 식물 바이러스 핵산은 본발명에 사용하기 위한 재조합 식물 바이러스 핵산을 제조하는데 사용될 수 있고, 상기는 단지 상기 적당한 식물 바이러스의 예일뿐이다. 식물 바이러스의 누클레오티드 서열은 종래의 기술을 이용하여 하나 또는 그 이상의 서브게놈 프로모터를 식물 바이러스 핵산으로 삽입시킴으로써 변성된다. 서브게놈 프로모터는 특정 숙주 식물내에서 기능한다. 예를 들면, 숙주가 담배인 경우, TMV, TEV 또는, 서브게놈 프로모터를 포함하는 다른 바이러스가 이용될 수 있다. 삽입된 서브게놈 프로모터는 TMV 핵산과 양립해야하며, 담배내 인접합 핵산 서열의 전사 또는 발현시킬 수 있다. 네이티브 코트 단백질 유전자는 계속 유지될 수 있고, 비네이티브 핵산 서열은 융합 단백질을 만들기 위해 삽입될 수 있다.Suitable plant viral nucleic acids can be used to prepare recombinant plant viral nucleic acids for use in the present invention, which are merely examples of such suitable plant viruses. The nucleotide sequence of a plant virus is denatured by inserting one or more subgenomic promoters into the plant viral nucleic acid using conventional techniques. Subgenomic promoters function in certain host plants. For example, if the host is tobacco, other viruses including TMV, TEV or subgenomic promoters can be used. The inserted subgenomic promoter must be compatible with the TMV nucleic acid and can be transcribed or expressed in contiguous nucleic acid sequences in tobacco. Native coat protein genes can be maintained and nonnative nucleic acid sequences can be inserted to make fusion proteins.

네이티브 또는 비네이티브 코트 단백질 유전자는 재조합 식물 바이러스 핵산에 이용될 수 있다. 이용되는 비네이티브 핵산이 어떤 것이라도 천연의 서브게놈 프로모터 또는 기타 이용가능한 서브게놈 프로모터 중 하나의 인접한 곳에 위치될 수 있다. 네이티브 코트 단백질의 경우, 비네이티브 코트 단백질은 재조합 식물 바이러스 핵산을 피막씌울 수 있고, 숙주 식물내 재조합 식물 바이러스 핵산을 전체적으로 스프레딩시킬 수 있다. 상기 코트 단백질은 관심있는 식물 숙주에서 전체적인 감염을 제공하는 것을 선택한다. 예를 들면, TMV-U1 코트 단백질은 N. 타바쿰(tabacum)에서 전체적인 감염을 제공한다.Native or non-native coat protein genes can be used for recombinant plant viral nucleic acids. Any non-native nucleic acid used may be located adjacent to one of the native subgenomic promoters or other available subgenomic promoters. In the case of native coat proteins, non-native coat proteins can encapsulate the recombinant plant viral nucleic acid and spread the recombinant plant viral nucleic acid in the host plant as a whole. The coat protein is chosen to provide a global infection in the plant host of interest. For example, the TMV-U1 coat protein provides a global infection in N. tabacum.

재조합 식물 바이러스 핵산은 바이러스 핵산을 클로닝하여 제조할 수 있다. 바이러스 핵산이 DNA인 경우, 종래의 기술을 이용하여 적당한 벡터로 직접 클로닝될 수 있다. 한가지 기술은 형질감염된 세포와 양립하는 바이러스 DNA에 복제 오리진을 결합하는 것이다. 바이러스 핵산이 RNA인 경우, 공지된 방법에 의해 바이러스 게놈의 완전한 길이의 DNA 사본이 먼저 제조된다. 예를 들어 바이러스 RNA는 서브게놈 DNA 단편 및 DNA 중합효소를 사용하여 제조된 이중가닥 DNA를 제조하기 위해 역전사효소를 사용하여 DNA로 전사된다. 그후, cDNA는 적당한 벡터로 클로닝되고, 형질감염될 세포로 클로닝된다. 선택적으로, 벡터로 라이게이션(ligation)된 cDNA는 생체외에서 감염된 RNA로 직접 전사된다. cDNA 단편 필요하다면 바이러스 RNA 게놈의 완전한 길이의 DNA 사본을 제조하기 위해서 맵핑되고, 적당한 서열과 결합된다. 그후, 코트 단백질이 있어나 또는 없는 서브게놈 프로모터를 위한 DNA 서열은 사용된 본 발명의 특정 구체예에 따라서 필수적이지 않은 핵산으로 삽입된다. 필수적이지 않은 사이트는 식물 바이러스 핵산의 생물학적 특성에 영향을 미치지 않는 것이다. RNA 게놈이 감염체이기 때문에, cDNA는 RNA가 제조세포에서 제조되도록 적당한 프로모터와 인접한 곳에 위치된다. 캡핑된 RNA가 감염체라면, RNA는 종래의 기술을 이용하여 캡핑된다. 또한, 캡핑된 RNA는 어셈블리된 비리온을 제조하기 위해 TMV로부터 첨가된 코트 단백질로 생체외에서 포장될 수 있다. 그후, 상기 어셈블리된 비리온은 식물 또는 식물 조직을 접종하는데 사용될 수 있다.Recombinant plant viral nucleic acids can be prepared by cloning viral nucleic acids. If the viral nucleic acid is DNA, it can be cloned directly into a suitable vector using conventional techniques. One technique is to bind the replication origin to viral DNA that is compatible with the transfected cells. If the viral nucleic acid is RNA, a full length DNA copy of the viral genome is first produced by known methods. For example, viral RNA is transcribed into DNA using reverse transcriptase to produce double stranded DNA prepared using subgenomic DNA fragments and DNA polymerases. The cDNA is then cloned into the appropriate vector and cloned into the cells to be transfected. Optionally, cDNA ligation with the vector is transcribed directly into the infected RNA in vitro. cDNA fragments are mapped, if necessary, and combined with appropriate sequences to produce a full length DNA copy of the viral RNA genome. Thereafter, the DNA sequence for the subgenomic promoter with or without coat protein is inserted into the nucleic acid which is not essential according to the specific embodiment of the invention used. Sites that are not essential are those that do not affect the biological properties of the plant viral nucleic acid. Since the RNA genome is an infectious agent, cDNA is located adjacent to the appropriate promoter for RNA to be produced in the producing cell. If the capped RNA is an infectious agent, the RNA is capped using conventional techniques. In addition, the capped RNA can be packaged ex vivo with a coat protein added from TMV to prepare assembled virions. The assembled virion can then be used to inoculate a plant or plant tissue.

선택적으로, 캡핑되지않은 RNA도 본 발명의 구체예에 사용될 수 있다. 과학문헌 및 발행된 특허(알퀴스트외 다수의 미국특허 제 5,466,788호)내에서 실시된 기술과 반대로, 바이러스 발현 벡터에 대한 캡핑되지 않은 전사체는 식물 및 식물 세포 모두에 감염된다. 캡핑은 감염 효율을 증가시키기는 하지만, 식물내 바이러스 발현 백터를 감염시키는데 필수적이지는 않다. 또한, 감염성 바이러스 벡터를 구성하기 위해서, 누클레오티드는 프로모터의 전사 시작 사이트와 바이러스 핵산의 cDNA 시작 사이트 사이에 첨가될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 누클레오티드가 첨가될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 삽입된 누클레오티드 서열은 5'-말단에 G를 포함한다. 특히 바람직한 구체예에 있어서, 삽입된 누클레오티드 서열은 GNN, GTN, 또는 (GNN)x또는 (GTN)x이다.Optionally, uncapped RNA can also be used in embodiments of the invention. In contrast to the techniques practiced in the scientific literature and issued patents (Alquist et al., U.S. Pat.No. 5,466,788), uncapped transcripts for viral expression vectors infect both plants and plant cells. Although capping increases the efficiency of infection, it is not necessary to infect viral expression vectors in plants. In addition, to construct an infectious viral vector, nucleotides may be added between the transcriptional start site of the promoter and the cDNA start site of the viral nucleic acid. One or more nucleotides may be added. In a preferred embodiment of the invention, the inserted nucleotide sequence comprises G at the 5'-end. In a particularly preferred embodiment, the inserted nucleotide sequence is GNN, GTN, or (GNN) x or (GTN) x .

본발명에 유용한 재조합 식물 바이러스 핵산의 또다른 특징은 상기 핵산이 식물 숙주내로 전사가능한 하나 또는 그 이상의 핵산 서열로 이루어져 있다는 것이다. 상기 핵산 서열은 숙주 유기체내에서 발생되는 네이티브 핵산 서열이거나, 또는 정상적으로 숙주 유기체에서 발생되지 않는 비네이티브 핵산 서열이다. 핵산 서열은 비네이티브 바이러스 서브게놈 프로모터 및/또는 사용된 특정 구체예에 의존하는 네이티브 코트 단백질 유전자 프로모터 중 하나와 인접한 곳에 위치한다. 핵산은 종래의 기술에 의해 삽입되고, 또는 핵산 서열은 융합 단백질이 생성되도록 네이티브 코트 단백질 코딩 서열으로 삽입될 수 있다. 전사되는 핵산 서열은 안티센스 또는 포지티브-센트 메커니즘에 의한 표현형 발현을 조절할 수있는 RNA로서 전사될 수 있다. 선택적으로, 재조합 식물 바이러스 핵산내 핵산 서열은 표현형 특징을 생성하는 식물 숙주에서 전사되거나 해독될 수 있다. 또한, 핵산 서열은 하나 이상의 표현형 특징의 발현을 코딩할 수 있다. 상기 핵산 서열을 포함하는 재조합 식물 바이러스 핵산은 종래의 기술을 이용하여 핵산 서열이 사용된 바이러스 서브게놈 프로모터에 있어서든 적당한 위치에 있도록 구성될 수 있다.Another feature of recombinant plant viral nucleic acids useful in the present invention is that the nucleic acid consists of one or more nucleic acid sequences capable of being transcribed into a plant host. The nucleic acid sequence is a native nucleic acid sequence generated in the host organism or a non-native nucleic acid sequence that does not normally occur in the host organism. The nucleic acid sequence is located adjacent to one of the non-native viral subgenomic promoters and / or the native coat protein gene promoter depending on the specific embodiment used. Nucleic acids can be inserted by conventional techniques, or nucleic acid sequences can be inserted into native coat protein coding sequences such that fusion proteins are produced. The nucleic acid sequence to be transcribed can be transcribed as RNA capable of controlling phenotypic expression by antisense or positive-cent mechanisms. Optionally, the nucleic acid sequences in the recombinant plant viral nucleic acid can be transcribed or translated in plant hosts that produce phenotypic features. In addition, the nucleic acid sequence may encode the expression of one or more phenotypic features. Recombinant plant viral nucleic acid comprising the nucleic acid sequence can be constructed using conventional techniques so that the nucleic acid sequence is in the proper position in the viral subgenomic promoter used.

재조합 식물 바이러스 핵산의 이중가닥 DNA 또는 재조합 식물 바이러스 핵산의 상보적인 사본은 형질감염되는 세포로 클로닝된다. 바이러스 핵산이 RNA인 경우, 핵산(cDNA)는 제조 세포와 양립되는 프로모터와 우선 결합된다. 재조합 식물바이러스 핵산은 제조 세포와 양립되는 적당한 벡터로 클로닝된다. 이러한 방법으로, 키메라 누클레오티드 서열의 RNA 사본만이 제조 세포내에서 제조된다. 예를 들어 식물 세포가 형질감염되는 경우, CaMV 프로모터가 사용될 수 있다. 선택적으로, 재조합 식물 바이러스 핵산은 제조 세포와 양립하는 프로모터에 인접한 벡터로 삽입된다. 바이러스 핵산이 DNA 분자인 경우에는 형질감염되는 세포와 양립하는 복제 오리진에 결합시킴으로써 제조 세포로 직접 클로닝될 수 있다. 이러한 방법으로, 키메라 누클레오티드 서열의 DNA 사본은 형질감염 세포에서 제조될 수 있다.The double stranded DNA of the recombinant plant viral nucleic acid or the complementary copy of the recombinant plant viral nucleic acid is cloned into the cell to be transfected. If the viral nucleic acid is RNA, the nucleic acid (cDNA) is first bound to a promoter compatible with the producing cell. Recombinant plantvirus nucleic acid is cloned into a suitable vector compatible with the producing cell. In this way, only RNA copies of the chimeric nucleotide sequence are produced in the producing cell. For example, when plant cells are transfected, a CaMV promoter can be used. Optionally, the recombinant plant viral nucleic acid is inserted into a vector adjacent to a promoter compatible with the producing cell. If the viral nucleic acid is a DNA molecule, it can be cloned directly into the producing cell by binding to a replication origin compatible with the cell being transfected. In this way, DNA copies of chimeric nucleotide sequences can be made in transfected cells.

재조합 식물 바이러스 핵산을 만드는 또다른 선택적인 경우는 하나 이상의 핵산을 제조하는 것이다(즉, 여러갈래로 갈라진 바이러스 벡터 구성물에 필수적인 핵산을 제조하는 것이다). 이러한 경우, 각각의 핵산은 자체 어셈블리 오리진이 필요하다. 각각의 핵산은 서브게놈 프로모터 및 비네이티브 핵산을 포함하도록 제될 수 있다.Another optional case of making a recombinant plant viral nucleic acid is to prepare one or more nucleic acids (ie, to produce nucleic acids that are essential for forked virus vector constructs). In this case, each nucleic acid requires its own assembly origin. Each nucleic acid can be subtracted to include subgenomic promoters and non-native nucleic acids.

선택적으로, 비네이티브 핵산을 하나로 갈라진 바이러스 핵산으로 삽입하는 것은 2개의 핵산을 만들 수 있다(즉, 두갈래로 갈라진 바이러스 벡터를 만들기 위해 필수적인 핵산). 이는 관심있는 핵산의 복제 및 전사 또는 발현을 네이티브 핵산의 코딩 서열 중 일부의 벡제 및 해독으로부터 분리되기를 소망하는 경우에 있어 유리하다. 각각의 핵산은 자체의 어셈블리 오리진을 갖고 있어야 한다.Optionally, inserting the nonnative nucleic acid into a single split viral nucleic acid can produce two nucleic acids (ie, the nucleic acid necessary to make a two split viral vector). This is advantageous when it is desired to separate the replication and transcription or expression of the nucleic acid of interest from the vector and translation of some of the coding sequences of the native nucleic acid. Each nucleic acid must have its own assembly origin.

숙주는 종래의 기술에 의해 재조합 식물 바이러스로 감염될 수 있다: 적당한 기술에는 잎의 어브레이션(leaf abrasion), 용액내 어브레이션, 고속 물 스프레이, 기타 숙주 손상 및 재조합 식물 바이러스를 포함하는 물을 사용한 숙주 씨앗 흡수가 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 적당한 기술에는 하기 기술이 포함된다:The host may be infected with the recombinant plant virus by conventional techniques: suitable techniques include leaf abrasion, in-solution ablation, high speed water spray, other host damage and water, including the recombinant plant virus. Host seed uptake is included, but is not limited to. More specifically, suitable techniques include the following techniques:

(a)핸드 접종: 피막된 벡터의 핸드 접종은 pH 중성, 낮은 몰농도의 인산 완충용액을 사용하여 셀라이트 또는 금강사(대개 약 1%)로 실시된다. 조제의 1 대 4 방울을 잎의 표면 상부에 떨어뜨리고, 부드럽게 문지른다.(a) Hand inoculation: Hand inoculation of the encapsulated vector is carried out with celite or diamond (usually about 1%) using a pH neutral, low molar concentration of phosphate buffer. 1-4 drops of the preparation are dropped on the top of the surface of the leaves, gently rubbed.

(b)플랜드 베드(Plant Bed)의 기계적인 접종: 플랜트 베드 접종은 잎을 커팅하는 동안 벡터 용액을 트랙터-작동 풀깎는기계로 (가스 추진) 분무에 의해 실시될 수 있다. 선택적으로, 플랜트 베드는 잘려지고, 벡터 용액은 즉시 커팅된 잎으로 분무된다.(b) Mechanical Inoculation of Plant Bed: Plant bed inoculation can be carried out by spraying the vector solution with a tractor-operated mower (gas propulsion) while cutting the leaves. Optionally, the plant bed is cut and the vector solution is immediately sprayed with the cut leaves.

(c)단일 잎의 고압 분무. 단일 식물 접종은 완충 벡터 용액내 약 1%의 카보런덤을 포함하는 좁고, 규제된 스프레이(50psi, 잎으로부터 6-12인치)로 잎으로 분무된다.(c) High pressure spraying of single leaves. Single plant inoculation is sprayed onto the leaves with a narrow, regulated spray (50 psi, 6-12 inches from the leaves) containing about 1% carborundum in a buffer vector solution.

(d)진공 여과. 접종은 감염을 촉진시키기 위해서 숙주 유기체가 실질적으로 진공압력 환경의 영향을 받도록 함으로써 성취될 수 있다.(d) Vacuum filtration. Inoculation can be accomplished by allowing the host organism to be substantially affected by a vacuum pressure environment to promote infection.

(d)고속 로보트 접종. 유기체가 식물인 경우 특히 적용가능하며, 각 유기체는 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate)와 같은 매스 어레이(mass array)에서 배양될 수 있다. 그후, 로보트와 같은 기계는 관심있는 핵산을 이동시키는데 사용될 수 있다.(d) High speed robot inoculation. Particularly applicable when the organism is a plant, each organism can be cultured in a mass array such as a microtiter plate. Then, a machine such as a robot can be used to transfer the nucleic acid of interest.

재조합 식물 단백질 핵산을 식물 숙주로 도입하는 선택적인 방법은 그림슬리(Grimsley)외 다수의 Nature 325:177 (1987)에 개시되어 있는 아그로감염(agroinfection) 또는 아그로박테리아-매개 형질전환(아르고-감염이라고 불리기도 한다)로 알려진 기술이다. 이 기술은 DNA(T-DNA)의 일부를 숙주 세포로 이동시킴으로써 식물을 이식시키는 아그로박테리아의 일반적인 특징을 이용하는데, 여기서 이는 핵 DNA로 통합된다. T-DNA는 25개의 염기쌍 길인 경계 서열에 의해 결정되고, 상기 경계 DNA 서열 사이의 DNA는 식물 세포로 이동된다. 재조합 식물 바이러스 핵산의 T-DNA 경계 서열 사이로의 삽입은 식물 세포로 재조합 식물 바이러스 핵산의 이동으로 결과되는데, 여기서 재조합 식물 바이러스 핵산이 복제되고, 그후 식물 전체에 스프레딩된다. 아그로-감염은 PSTV(potato spindle tuber viroid)(Gardner외 다수, Plant Mol. Biol. 6:221 (1986); CaV(Grimsley외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:3282 (1986)); MSV(Grimsley외 다수, Nature 325:177 (1987)), 및 Lazarowitz, S., Nucl. Acids Res. 16:229(1988) 디지타리아 스트레이트 바이러스(digitaria streak virus)(돈슨(Donson)외 다수, Virology 162:248 (1988)), 밀 난장이 바이러스(헤이즈(Hayes)외 다수, J. Gen. Viol. 69:891 (1988)) 및 TGMV(tomato golden mosaic virus)(엘머(Elmer)외 다수, Plant Mol. Biol. 10:225 (1998) 및 가리너(Gariner)외 다수, EMBO J. 7:899 (1988))를 이용하여 성취될 수 있다. 따라서, 감염되기 쉬운 식물의 아그로-감염은 상기 바이러스 중 어느 하나의 누클레오티드 서열에 기초한 재조합 식물 바이러스 핵산을 포함하는 비리온을 이용하여 성취될 수 있다. 당분야에 공지되어 있는 파티클 충격 또는 일렉트로스포레이션(electrosporation) 또는 다른 방법이 이용될 수도 있다.An alternative method of introducing a recombinant plant protein nucleic acid into a plant host is called agroinfection or agrobacterial-mediated transformation (argo-infection), as disclosed in Grimmsley et al. Nature 325: 177 (1987). It is also known as a technique). This technique takes advantage of the general characteristics of Agrobacteria, which transplant plants by moving parts of DNA (T-DNA) to host cells, where it is integrated into nuclear DNA. T-DNA is determined by a border sequence that is 25 base pairs long and the DNA between the border DNA sequences is transferred to plant cells. Insertion of the recombinant plant viral nucleic acid between T-DNA border sequences results in the transfer of the recombinant plant viral nucleic acid into the plant cell, where the recombinant plant viral nucleic acid is replicated and then spread throughout the plant. Agro-infection is characterized by the presence of potato spindle tuber viroid (PSTV) (Gardner et al., Plant Mol. Biol. 6: 221 (1986); CaV (Grimsley et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 3282 (1986)). MSV (Grimsley et al., Nature 325: 177 (1987)), and Lazarowitz, S., Nucl.Acids Res. 16: 229 (1988) digitaria streak virus (Donson et al. , Virology 162: 248 (1988)), wheat dwarf virus (Hayes et al., J. Gen. Viol. 69: 891 (1988)) and TGMV (tomato golden mosaic virus) (Elmer et al., Plant Mol. Biol. 10: 225 (1998) and Garner et al., EMBO J. 7: 899 (1988)), thus agro-infection of susceptible plants is This can be achieved using virions comprising recombinant plant viral nucleic acids based on the nucleotide sequence of any one of the viruses .. Particle impact or electrosplation, which are known in the art. oration) or other method may be used.

감염은 선택된 핵산 서열을 E.coli, 또는 효모와 같은 유기체내로 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 메커니즘은 선택된 핵산 서열의 숙주 유기체내로의 2차 이동시킬 수 있다. 특히, 이는 숙주 유기체가 식물인 경우 실시가능한 구체예이다. 유사하게, 감염은 유사바이러스내 선택된 핵산 서열을 우선 포장함으로써 달성될 수 있다. 상기 방법은 WO 94/10329에 개시되어 있으며, 이는 전문으로 통합된다. 상기 참고문헌이 교수하는 바는 박테리아에 대해 효과가 있는데, 당업자라면 동일한 방법이 다른 유기체에 용이하게 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Infection can be accomplished by positioning the selected nucleic acid sequence into an organism such as E. coli, or yeast. The mechanism can secondary transfer of the selected nucleic acid sequence into the host organism. In particular, this is a viable embodiment when the host organism is a plant. Similarly, infection can be accomplished by first packaging selected nucleic acid sequences in the pseudovirus. The method is disclosed in WO 94/10329, which is incorporated in its entirety. The teachings of this reference are effective against bacteria, and those skilled in the art will appreciate that the same method can be readily applied to other organisms.

당업자라면 일단 식물과 같은 숙주내에서 발현되기만 하면 핵산의 기능을 결정하는 방법은 많다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 한 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 상보적인 분석에 의해 결정될 수 있다. 다시 말해, 관심있는 핵산의 기능은 내인성 유전자, 또는 기능이 대체되었거나 관심있는 핵산을 도입함으로써 기능이 증가된 유전자를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 이 원리에 대해서는 나폴리외 다수의 The Plant Cell 2:279-289(1990)에 논의되어 있으며, 이는 전문으로 통합된다. 상기에 대해서는 WO 97/42210에 교수되어 있으며,이는 전문으로 통합된다. 두번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 당 기술분야에 공지되어 있는 방법 중 어느 하나에 따른 효소 반응으로부터 기질 또는 생성물의 축적에 있어서의 생화학적 변화를 분석함으로써 결정될 수 있다. 세번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 형태학적, 거시적, 미시적 분석을 포함하는 방법을 이용하여 숙주내 표현형 변화를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 네번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 비네이티브 핵산의 국부적 및/또는 전체적인 발현의 결과로서 숙주내에서 변성될 수 있는 생화학 경로에 있어서의 변화를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 다섯번째 구체예에 있어서, 핵산의 기능은 비네이티브 핵산의 발현의 결과로서 세포의 세포질내 유전자 발현 억제를 관찰할 수 있는 당 기술분야에 공지된 기술을 이용하여 결정될 수 있다.Those skilled in the art will readily appreciate that there are many ways to determine the function of a nucleic acid once it is expressed in a host such as a plant. In one embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by complementary analysis. In other words, the function of the nucleic acid of interest can be determined by observing an endogenous gene or a gene whose function has been replaced or increased in function by introducing a nucleic acid of interest. This principle is discussed in Naples et al. The Plant Cell 2: 279-289 (1990), which is incorporated in its entirety. This is taught in WO 97/42210, which is incorporated in its entirety. In a second embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by analyzing the biochemical change in the accumulation of the substrate or product from the enzymatic reaction according to any of the methods known in the art. In a third embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by observing phenotypic changes in the host using methods including morphological, macroscopic, microscopic analysis. In a fourth embodiment, the function of the nucleic acid can be determined by observing changes in biochemical pathways that can be denatured in the host as a result of local and / or global expression of the non-native nucleic acid. In a fifth embodiment, the function of the nucleic acid can be determined using techniques known in the art that can observe inhibition of gene expression in the cytoplasm of cells as a result of expression of non-native nucleic acids.

유전자 기능을 결정하는 특히 유용한 방법은 특정 유전자 기능이 발현되지 않는 경우에는 전체 식물에 있어서 표현형을 관찰하는 것이다. 미시적으로 또는 거시적으로 또는 다른 방법에 의해 관찰될 수 있는 식물 세포내 유용한 표현형 특징에는 제초제에 대한 향상된 내성, 극한의 열 또는 추위, 가뭄, 염분 또는 삼투압에 대한 향상된 내성; 해충(곤충류, 선충류 또는 거미류) 또는 질병, 효소 또는 2차 대사물질 생성에 대한 향상된 내성; 웅성 또는 자성의 무번식증; 지나치게 작음; 빠른 발육; 향상된 산출량, 생장력, 잡종강세, 영양품질, 향 또는 프로세싱 특성 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에는 중요한 단백질 또는 기타 상업적으로 유용한 생성물 가령 리파아제, 멜라닌, 색소, 알칼로이드, 항체, 호르몬, 약제, 항생제 등의 생성이 포함된다. 또 다른 유용한 표현형 특징은 분해 또는 억제 효소의 생성이 있는데, 이는 맥아의 뿌리 발달을 억제하거나 방해하는데 사용될 수 있고, 또는 사람에게 전체적으로 투여된 약물에 대한 반응성 또는 비반응성을 결정하는데 사용될 수 있다. 표현형 특징은 2차 대사물질일 수도 있는데, 2차 대사물질 생성은 생체반응기에서 소망되는 생성물이다.A particularly useful method of determining gene function is to observe the phenotype in the whole plant when a particular gene function is not expressed. Useful phenotypic features in plant cells that can be observed microscopically or macroscopically or by other methods include improved resistance to herbicides, improved resistance to extreme heat or cold, drought, salinity or osmotic pressure; Improved resistance to pests (insects, nematodes or arachnids) or diseases, enzymes or secondary metabolite production; Male or female propagation; Too small; Rapid development; Improved output, growth, hybrid stress, nutritional quality, flavor or processing characteristics, and the like. Other examples include the production of important proteins or other commercially useful products such as lipases, melanin, pigments, alkaloids, antibodies, hormones, drugs, antibiotics, and the like. Another useful phenotypic feature is the production of degradation or inhibitory enzymes, which can be used to inhibit or hinder the root development of malt, or can be used to determine the responsiveness or non-responsiveness to drugs administered to a person as a whole. Phenotypic features may be secondary metabolites, where secondary metabolite production is a desired product in a bioreactor.

숙주내로 형질감염된 핵산의 기능을 결정하는 또 다른 특히 유용한 방법은 유전자의 사일런싱을 측정하는 것이다. 통상적으로, 기능 유전자의 녹아웃은 염색체내로 전위가능한 요소의 삽입 또는 T-DNA의 임의적인 통합으로 인한 불활성화, 그리고 역교잡시 얻어지는 조건적인 상동성-열성 돌연변이의 특징에 의해 성취되었다. 상기에 대해서는 WO 97/42210에 교수되어 있는데, 이는 전문으로 통합된다. 선택적인 통상적인 녹아웃 분석으로서, 가령 아라비도프시스 살리아나(Arabidopsis thaliana)와 같은 유기체의 EST/DNA 라이브러리는 식물 바이러스 전사 플라스미드로 어셈블리될 수 있다. 그후, 전사 플라스미드 라어브러리내 DNA 서열은 상동성의 표적 유전자를 후전사 사일런싱하는 기능 RNA 바이러스의 일부로서 식물 세포내로 도입된다. EST/DNA 서열은 플러스 또는 마이너스 센스 방향으로 식물 바이러스 벡터내로 도입될 수 있고, 방향은 클로닝 전략에 기초하여 직접 또는 임의적일 수 있다. 로보트를 기초한 높은 산출량, 자동화된 클로닝 계획이 라이브러리를 어셈블리하고 특징화하는데 사용될 수 있다. 또한, 이중가닥 RNA는 형질전환 식물에서 유전자 사일런싱/상호억압의 효과적인 자극제이다. 식물 유전자의 유전자 사일런싱/상호억압은 이중가닥 영역을 형성하기 위해 자신과 염기 페어링이 가능한 RNA를 배달함으로써 유도될 수 있다. 이러한 접근은 특정 유전자 서열의 기능을 확인하는 것을 보보하는 식물 또는 비식물 유전자와 함께 사용될 수 있다.Another particularly useful method of determining the function of a transfected nucleic acid into a host is to measure the silencing of the gene. Typically, knockout of functional genes has been achieved by inactivation due to insertion of transcribable elements into the chromosome or by arbitrary integration of T-DNA, and by the characterization of conditional homologous- recessive mutations obtained upon backcross. This is taught in WO 97/42210, which is incorporated in its entirety. As an alternative conventional knockout assay, EST / DNA libraries of organisms such as, for example, Arabidopsis thaliana can be assembled into plant virus transcriptional plasmids. The DNA sequence in the transcription plasmid library is then introduced into the plant cell as part of a functional RNA virus that post-transcribes homologous target genes. EST / DNA sequences can be introduced into plant viral vectors in either positive or negative sense directions, and directions can be direct or optional based on cloning strategies. High throughput, automated cloning schemes based on robots can be used to assemble and characterize the library. Double stranded RNA is also an effective stimulant of gene silencing / interpression in transgenic plants. Gene silencing / interpression of plant genes can be induced by delivering RNA capable of base pairing with itself to form a double stranded region. This approach can be used with plant or non-plant genes that complement the identification of the function of a particular gene sequence.

식물 숙주내 유전자 사일런싱에 대한 특별한 문제점은 많은 식물 유전자가 멀티 유전자 패밀리에 존재한다는 것이다. 따라서, 유전자 기능의 효과적인 사일런싱은 특히 문제가 있다. 그러나, 본 발명에 따라서, 핵산은 특정 유전자 기능을 효과적으로 사일런싱하거나 또는 다중유전자군의 기능을 사일런싱하기 위해서 게놈으로 삽입될 수 있다. 약 20%의 식물 유전자가 다중유전자군내에 존재한다고 현재 믿고 있다. 약 70% 또는 그 이상의 상동성을 갖는 약 20 내지 100 또는 그 이상의 염기의 단일 누클레오티드 서열은 2개 또는 그 이상의 상동성 유전자를 갖는 전체 식물 유전자 패밀리를 사일런싱할 수 있다.A particular problem with gene silencing in plant hosts is that many plant genes exist in multiple gene families. Thus, effective silencing of gene function is particularly problematic. However, according to the present invention, nucleic acids can be inserted into the genome to effectively silence specific gene functions or to silence the functions of multiple gene families. It is currently believed that about 20% of plant genes exist in multiple gene families. A single nucleotide sequence of about 20 to 100 or more bases having about 70% or more homology may silence the entire plant gene family with two or more homologous genes.

"유전자 사일런싱" 효과에 관한 몇 가지 양태에 대해서는 미국특허출원 제 08/260,546호(1995/12/21 공개 WO 95/34668)에 자세히 논의되고 있으며, 상기 개시하는바는 전문으로 통합된다. RNA는 억제 RNA를 세포질 및/또는 세포 핵에서 발생되는 표적 mRNA과 상호작용시킴으로써 표적 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다.Some aspects of the "gene silencing" effect are discussed in detail in US patent application Ser. No. 08 / 260,546 (1995/12/21 published WO 95/34668), the disclosure of which is incorporated in its entirety. RNA can reduce expression of target genes by interacting with inhibitory RNAs with target mRNAs generated in the cytoplasm and / or cell nucleus.

완전한 길이의 cDNA는 공공 및 개인 레포지토리로부터 입수가능하고나, 또는 미지의 ORF를 삽입하기 위한 필드 샘플로부터 숙주 유기체내에서 핵산을 발현시키기 위한 바이러스 벡터로 추출가능하고, 안티센스 유전자 녹아웃에 선택적인 것으로 사용가능하다. 이 기술은 PCR 증폭에 의해 실행될 수 있고, 공공 및 개인 데이파베이스내 유전자 서열과 상동성을 갖지 않는 cDNA 클로닝에 의해 실행될 수 있다. cDNA 라이브러리를 어셈블리하는데 옥수수, 쌀, 대두 카놀라 및 다른 곡류 종으로부터 선택된 cDNA가 사용될 수 있다. 이 방법은 유전자 발현을 통해 새로운 cDNA 라이브러리로부터 유용한 우세한 유전자 표현형을 찾는데 이용될 수 있다.Full-length cDNAs are available from public and private repositories, or can be extracted with viral vectors for expressing nucleic acids in host organisms from field samples for inserting unknown ORFs, and used as selective antisense gene knockouts. It is possible. This technique can be performed by PCR amplification and by cDNA cloning without homology with gene sequences in public and private databases. cDNAs selected from corn, rice, soy canola and other grain species can be used to assemble the cDNA library. This method can be used to find useful dominant gene phenotypes from new cDNA libraries through gene expression.

아라비도프시스 살리아나와 같은 유기체의 EST/cDNA 라이브러리는 식물 바이러스 전사 플라스미드 배경으로 어셈블리될 수 있다. 그후, 전사 플라스미드 라이브러리내 cDNA는 내인성 유전자를 후전사 사일런싱하기 위해서 세포질 RNA로서 식물 세포로 도입될 수 있다. EST/cDNA 서열은 플러스 방향 또는 안티센스 방향(또는 상기 두 방향 모두)으로 식물 바이러스 전사 플라스미드로 도입될 수 있고, 방향은 직접 또는 임의로 클로닝 전략에 기초한다. 라이브러리를 어셈블리하기 위해서 로보트를 이용한 고산출, 자동화 클로닝 전략이 이용될 수 있다. EST 클론은 식물 세포내 바이러스 복제동안 서브게놈 전사물로 표현되도록 복제된 서브게놈 프로모터 다음에 삽입될 수 있다. 선택적으로, EST/cDNA 서열은 식물세포내 바이러스 복제동안 게놈 RNA로서 표현되도록 식물 바이러스 벡터의 게놈 RNA로 삽입될 수 있다. 그후, EST 클론 라이브러리는 감염성 RNA로 전사되고, 아라비도프시스 살리아나(또는 다른 식물 종)의 각각의 작은판으로 접종된다. 최초의 라이브러리 기원 EST/cDNA 서열을 포함하는 바이러스 RNA는 내인성 식물-유전자 호몰로그를 후전사 유전자 사일런싱시킬 수 있도록 세포질에 충분히 높은 농도로 존재한다. 바이러스의 복제 메커니즘은 센스 및 안티센스 RNA 서열 모두를 생성하기 때문에, EST/cDNA 삽입물의 방향은 조직내 소망하는 유전자-사일런싱된 표현형을 생성하는 점에서는 정상적으로 무관하다. 센스 방향에서 식물 바이러스 벡터로 클로닝된 부분적인 cDNA 서열은 유전자 사일런싱 표현형을 비교하기 위해서 이미 제시되어 있으며(구마가이(Kumagai)외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:1679 (1995)), 이는 전문으로 통합된다. 이 표현형은 유전자전환 식물에서 관찰되는 공동억압을 통한 유전자 사일런싱과 유사하다.The EST / cDNA library of an organism such as Arabidopsis saliana can be assembled against a plant virus transcriptional plasmid background. The cDNA in the transcriptional plasmid library can then be introduced into plant cells as cytoplasmic RNA for posttranscriptional silencing of endogenous genes. The EST / cDNA sequence can be introduced into the plant virus transcriptional plasmid in the plus direction or antisense direction (or both directions) and the direction is based on a direct or optionally cloning strategy. A high yield, automated cloning strategy using a robot can be used to assemble the library. The EST clone can be inserted after the cloned subgenomic promoter to be expressed as a subgenomic transcript during viral replication in plant cells. Alternatively, the EST / cDNA sequence can be inserted into the genomic RNA of a plant viral vector to be expressed as genomic RNA during viral replication in plant cells. The EST clone library is then transcribed into infectious RNA and inoculated with each platelet of Arabidopsis saliana (or other plant species). Viral RNAs comprising the original library-derived EST / cDNA sequences are present at high enough concentrations in the cytoplasm to enable posttranscriptional gene silencing of endogenous plant-gene homologs. Since the replication mechanism of the virus produces both sense and antisense RNA sequences, the orientation of the EST / cDNA insert is normally irrelevant in that it produces the desired gene-silent phenotype in the tissue. Partial cDNA sequences cloned into plant viral vectors in the sense direction have already been presented to compare gene silencing phenotypes (Kumagai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 1679 (1995) ), Which is integrated into the specialty. This phenotype is similar to gene silencing through co-suppression observed in transgenic plants.

그후, 식물조직은 대사 경로가 EST/DNA 유전자 사일런싱(silencing)에 의해 실시되는지, 그리고 특히 주어진 대사 경로내 단계들이 EST/DNA 유전자 사일런싱에 의해 실시되는지를 결정하기 위한 정교한 생화학 분석을 위해 사용된다. 생화학 분석은 예를 들어, 로봇을 사용하여 고-처리량의 완전히 자동화된 방법으로 실시된다. 적당한 생화학 분석으로는 MALDI-TOF, LC/MS, GC/MS, 이차원 IEF/SDS-PAGE, ELISA 또는 다른 분석방법이 있다. 그리고, EST/식물 바이러스 벡터 라이브러리내 클론은 실시된 대사경로 또는 식물내에서 생성된 시각적/선별가능한 표현형에 기초하여 기능적으로 분류될 수 있다. 상기 방법은 식물 오리진의 알려지지 않은 EST/DNA 서열에 대한 유전자 기능을 신속하게 결정할 수 있게 한다. 그리고, 상기 방법은 알려지지 않은 유전자 기능을 갖는 전체길이의 DNA의 기능을 신속하게 확인하기 위해 사용될 수 있다. 식물 라이브러리내 알려지지 않은 EST/DNA의 기능 확인은 서열 상동관계에 기초하여 다른 작물종에 대한 발현 라이브러리에서 유사한 알려지지 않은 서열들을 신속하게 확인시킨다.The plant tissue is then used for sophisticated biochemical analysis to determine whether the metabolic pathway is carried out by EST / DNA gene silencing and in particular whether the steps in a given metabolic pathway are carried out by EST / DNA gene silencing do. Biochemical analysis is performed in a high-throughput, fully automated method using, for example, a robot. Suitable biochemical assays include MALDI-TOF, LC / MS, GC / MS, two-dimensional IEF / SDS-PAGE, ELISA or other assays. The clones in the EST / plant viral vector library can then be functionally classified based on the metabolic pathways performed or visual / selectable phenotypes generated in plants. The method allows for the rapid determination of gene function for unknown EST / DNA sequences of plant origin. The method can then be used to quickly identify the function of a full-length DNA with unknown gene function. Functional verification of unknown EST / DNA in plant libraries quickly identifies similar unknown sequences in expression libraries for other crop species based on sequence homology.

다량의 DNA 서열정보는 공유 도메인에서 발생되어 관련 데이터베이스로 들어간다. 유사한 생화학 또는 조절 기능을 수행하기 위해 예측된 여러 종에서 서열간 결합이 이루어진다. 또한, 예측된 효소활성과 시각적으로 나타난 생화학 및 조절 경로사이에 결합이 이루어진다. 마찬가지로, 예측된 효소적 또는 조절 활성과 알려진 소분자 억제물질, 활성물질, 기질 또는 기질 유사물질들 사이에 결합이 이루어진다. 형질감염된 숙주내에서 발현된 발현 라이브러리로부터의 표현형 데이터는 상기 관련 데이터베이스내에서 자동결합된다. 그럼으로써 기타 곡식물 또는 곡식물 충해에서 중요한 유사예측역할을 갖는 유전자를 보다 신속하게 발견할 수 있다.Large amounts of DNA sequence information are generated in shared domains and entered into related databases. Intersequence binding occurs in several predicted species to perform similar biochemical or regulatory functions. In addition, there is a link between the predicted enzymatic activity and visually represented biochemical and regulatory pathways. Likewise, there is a binding between the predicted enzymatic or regulatory activity and known small molecule inhibitors, actives, substrates or substrate analogs. Phenotypic data from expression libraries expressed in the transfected host are autocoupled in the relevant database. This allows for faster discovery of genes with similar predictive roles that are important in other grains or grains.

완전히 서열화된 진핵 유기체를 위한 유전자 기능성의 완전한 분류도는 효모에 대해 성립되었다. 상기 분류도는 식물에 대해 변형되며, 적당한 카테고리로 세분화된다. 상기 조직구조는 우성의 치사 표현형을 부여하는 제초제 표적 유전자위를 신속하게 확인하는데 사용되어 합리적인 제초제 프로그램을 디자인하는데 유용하다.Complete classification of gene functionality for fully sequenced eukaryotic organisms has been established for yeast. The taxonomy is modified for plants and subdivided into appropriate categories. The tissue structure is used to quickly identify herbicide target loci conferring a dominant lethal phenotype and is useful for designing rational herbicide programs.

본 발명의 두번째 측면은 주 핵산의 부분 및 전체발현을 생성하기에 적당한 바이러스 핵산에 의해 핵산을 숙주로 도입함으로써 숙주내 내인성 유전자를 사일런싱하는 방법이다. 한 구체예에서, 숙주는 식물이지만, 당업자는 다른 숙주도 또한 사용될 수 있을 것이라는 것을 알 것이다. 상기 방법은 상기와 같이 내인성 숙주 유전자 상동체를 후-전사 유전자 사일런싱하는 원칙을 사용한다. 복제기작으로 인해 상기와 같이 센스 및 안티-센스 RNA 서열 모두가 생성되기 때문에, 비-네이티브 핵산 삽입물의 방향은 유전자 사일런싱을 제공하는데 결정적이지 않다.A second aspect of the present invention is a method of silencing endogenous genes in a host by introducing the nucleic acid into the host with a viral nucleic acid suitable for producing partial and full expression of the main nucleic acid. In one embodiment, the host is a plant, but those skilled in the art will appreciate that other hosts may also be used. The method uses the principle of post-transcriptional gene silencing as above for endogenous host gene homologs. Since the replication mechanism produces both sense and anti-sense RNA sequences as above, the orientation of the non-native nucleic acid inserts is not critical to providing gene silencing.

"유전자 사일런싱" 효과의 일부 측면을 설명하는 상세정보는 미국특허 동시계속출원 제08/260,546호(WO 95/34668(1995.12.21))에 제공되어 있으며, 이의 전문은 이후에 참고문헌으로 통합된다. RNA는 세포의 세포질 및/또는 핵에서 발생하는 표적 mRNA와의 억제 RNA 상호반응을 통해 표적 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다.Details describing some aspects of the "gene silencing" effect are provided in U.S. Patent Application Serial No. 08 / 260,546 (WO 95/34668 (1995.12.21)), which is hereby incorporated by reference in its entirety. do. RNA can reduce expression of target genes through inhibitory RNA interaction with target mRNAs occurring in the cytoplasm and / or nucleus of the cell.

내인성 유전자의 사일런싱은 연관없는 식물 종으로부터의 상동(동일한 것은 아님)서열과 함께 얻어질 수 있다. 예를 들어, 파이토엔 불포화화 효소(PDS)를 위한 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana) 유전자는 PDS를 위한 일부 토마토 cDNA(포지티브 또는 안티센스 방향으로 클론됨)에 의한 형질감염에 의해 사일런스될 수 있다. 토마토 PDS cDNA는 누클레오티드 수준에서 92% 상동하지만, 비관련 식물종에서 유효한 유전자 사일런싱을 제공할 수 있다(Kumagai외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:1679(1995)). 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana)에서 EST/cDNA 유전자 기능을 확인하는 것은 다른 라이브러리(예를 들어, 콩, 옥수수, 벼, 평지 등)에 존재하는 알려지지 않은 기능의 유사한 EST/cDNA 서열로 외삽될 수 있다.Silencing of endogenous genes can be obtained with homologous (but not identical) sequences from unrelated plant species. For example, the Nicotiana benthamiana gene for phytoene desaturation enzyme (PDS) can be silenced by transfection with some tomato cDNA (clone in positive or antisense direction) for PDS. . Tomato PDS cDNA is 92% homologous at the nucleotide level, but can provide effective gene silencing in unrelated plant species (Kumagai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 1679 (1995)). Identifying EST / cDNA gene function in Arabidopsis thaliana can be extrapolated to similar EST / cDNA sequences of unknown function present in other libraries (eg, soybean, corn, rice, rape, etc.). .

본 발명의 세번째 측면은 핵산서열 변형물의 라이브러리를 발현하기 위해 바이러스 벡터를 사용하여 소망하는 기능의 RNA 및 단백질을 선택하는 방법이다. 서열 변형물의 라이브러리는 시험관내 돌연변이유발 및/또는 재조합에 의해 생성될 수 있다. 신속한 시험관내 진화는 바이러스-특이 또는 단백질-특이 기능을 향상시키는데 사용될 수 있다. 특히, 식물 RNA 바이러스 발현 벡터는 바이러스, 식물 또는 기타 소스로부터의 핵산, 유전자의 변형물을 함유하는 라이브러리를 제조하고, RNA 또는 단백질 생성물내 소망하는 변화 효과가 결정, 선택 및 향상될 수 있도록 식물 또는 식물세포에 가해지기 위한 도구로서 사용된다. 바람직한 구체예에서, 핵산 셔플링(shuffling) 기술은 셔플된 유전자 라이브러리를 제조하기 위해 사용된다. 바이러스 오리진의 무작위, 반-무작위 또는 공지된 서열은 네이티브 바이러스 서열과 외부 유전자 서열사이의 바이러스 발현벡터에 삽입되어 생체내 외부 유전자를 코딩하는 mRNA의 안정성 및 외부 유전자의 해독 뿐만 아니라 발현 벡터내 외부 유전자의 유전적 안정성을 증가시킨다. RNA 및 단백질의 소망하는 기능은 다른 것들 중에서도 프로모터 활성, 복제 특성, 해독 효능, 이동 특성(일부 및 전체), 시그널링 경로 또는 바이러스 숙주 범위를 포함한다. 소망하는 기능 변형은 감염된 식물을 분석함으로써 확인될 수 있으며, 돌연변이 성질은 바이러스 벡터내 서열 변형물의 분석에 의해 결정될 수 있다.A third aspect of the invention is a method of selecting RNAs and proteins of desired function using viral vectors to express a library of nucleic acid sequence modifications. Libraries of sequence modifications can be produced by in vitro mutagenesis and / or recombination. Rapid in vitro evolution can be used to enhance virus-specific or protein-specific functions. In particular, plant RNA virus expression vectors produce a library containing modifications of nucleic acids, genes from viruses, plants or other sources, and the plant or virus so that the desired effect of change in the RNA or protein product can be determined, selected and enhanced. It is used as a tool to be applied to plant cells. In a preferred embodiment, nucleic acid shuffling techniques are used to prepare shuffled gene libraries. Random, semi-random or known sequences of the viral origin are inserted into the viral expression vector between the native viral sequence and the foreign gene sequence, as well as the stability of the mRNA encoding the external gene in vivo and the translation of the external gene, as well as the external gene in the expression vector. Increases the genetic stability of the. Desired functions of RNA and proteins include, among others, promoter activity, replication properties, translational efficacy, migration properties (some and all), signaling pathways or viral host ranges. Desired functional modifications can be identified by analyzing infected plants, and mutation properties can be determined by analysis of sequence modifications in viral vectors.

바이러스 발현 라이브러리내 유전자 서열의 재현을 증가시키는 방법은 E. coli내 번식의 유전적 보틀넥(bottleneck)을 바이패스시킴으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 구체예중 한가지에서, 세포-유리 방법은 서열 라이브러리 또는 각 배열된 서열을 바이러스 발현 벡터로 클론하고, 감염 바이러스를 재구성하기 위해 사용되어, 최종 결합생성물이 전사될 수 있고, 결과 RNA가 식물 또는 식물세포 접종/감염에 사용될 수 있으며, 여기에서 결과로서 유전자 기능 발견 또는 단백질 생성이 있다.A method of increasing the reproduction of gene sequences in viral expression libraries can be achieved by bypassing the genetic bottleneck of breeding in E. coli. For example, in one of the preferred embodiments of the present invention, the cell-free method can be used to clone a sequence library or each arranged sequence into a viral expression vector and to reconstruct an infectious virus so that the final binding product can be transcribed and The resulting RNA can be used for plant or plant cell inoculation / infection, where the result is gene function discovery or protein production.

서열 라이브러리를 선별하는 기술은 새로운 것들을 확인하기 위해 RNA 바이러스 또는 RNA 바이러스 벡터에 평행으로 군집 또는 개개별로 도입될 수 있으며, 복제 및 바이러스 이동, 벡터내 외부 유전자 서열 보유 및 단백질 생성물의 적당한 접합, 활성 및 발현, 새로운 유전자 발현, 숙주 대사에 미치는 효과 및 외인성 제제에 대한 식물의 저항성 또는 감수성에 있어서 바이러스-코딩된 기능이 증대될 수 있다.Techniques for screening sequence libraries can be introduced in clusters or individually, parallel to RNA viruses or RNA viral vectors to identify new ones, and can be used for replication and viral migration, retention of external gene sequences in vectors and proper conjugation, activity of protein products. And viral-coded functions in expression, new gene expression, effects on host metabolism, and resistance or sensitivity of plants to exogenous agents.

네이티브 바이러스 유전자의 서열 또는 이종 누클레오티드 서열에 있어서의 변형물은 바이러스 벡터에 의해 숙주 식물 또는 세포에 부여되거나 또는 바이러스 자체에 의해 존재하는 새로운 특성을 위해 배치로 변형물의 군집을 또는 평행으로 개개를 선별하기 위한 수단으로서 많은 방법에 의해 RNA 바이러스 또는 RNA 바이러스 발현 벡터로 도입된다. 변형물 군집은 "숙주": 1) 원형질체; 2) 전체 식물; 또는 3) 전체 식물의 접종된 잎으로 군집 또는 개개의 클론으로 형질감염될 수 있으며, 단백질 발현(증가 또는 감소), RNA 발현(증가 또는 감소), 바이러스 감염의 결과로서 이차 대사물 또는 기타 숙주의 획득 또는 손실특성을 포함하는 여러 형질들에 대해 선별될 수 있다.Modifications in the sequences of native viral genes or heterologous nucleotide sequences are individually assigned to a host plant or cell by a viral vector or in batches for a new property present by the virus itself or in groups of individuals in parallel or in parallel. As a means for introduction into the RNA virus or RNA virus expression vector by a number of methods. Variant clusters are “hosts”: 1) protoplasts; 2) whole plants; Or 3) transfected with clusters or individual clones with the inoculated leaves of the whole plant and can be used to express protein (increase or decrease), RNA expression (increase or decrease), secondary metabolites or other hosts as a result of viral infection. Various traits can be selected, including gain or loss characteristics.

일반대사기능에 있어서 세포사망 또는 하향조절을 일으키는 제제로 숙주를 처리하기 위해, 녹색 형광 단백질(GFP) 또는 기타 선별가능한 마커 유전자 및 변형 서열로 동시에 발현되는 바이러스 벡터가 바이러스 벡터로부터 발현되는 변형 서열에 의해 숙주위에 제공되는 제제에 대한 저항성 또는 감수성의 수준을 정량적으로 선별하기 위해 사용된다. 푸울(pool) 또는 각 감염 경우를 정량적으로 선별함으로써, 숙주의 대사라이프를 지속시키는 유일한 변형 서열을 함유하는 바이러스들은 장파장 UV광하에서 형광에 의해 확인된다. 상기 표현형을 제공하지 않는 것들은 실패하거나 또는 거의 형광을 발하지 않는다. 상기 방법에서, 플레이트 리더내 다중-웰 접시안의 고출력 선별이 가능하며, 여기서 웰의 평균 형광성은 (세포질량을 측정하는) 흡광도의 비율로서 표현되며, 그럼으로써 비교가능한 정량값을 제공한다. 상기 기술에 의해 군집 또는 개개를 선별할 수 있게 되며, RT-PCR에 의해 소망하는 형질을 부여하는 바이러스 벡터로부터 서열을 해방시키고, 이차 선별에서 특정 변형 서열을 재 선별시킨다.To treat the host with an agent that causes cell death or downregulation in general metabolic function, a viral vector simultaneously expressed with a green fluorescent protein (GFP) or other selectable marker gene and a modified sequence is added to the modified sequence expressed from the viral vector. It is used to quantitatively select the level of resistance or susceptibility to agents provided on the host. By quantitatively selecting pools or individual infection cases, viruses containing the only modified sequence that sustain the metabolic life of the host are identified by fluorescence under long wavelength UV light. Those that do not provide the phenotype fail or rarely fluoresce. In this method, high power sorting in a multi-well dish in a plate reader is possible, where the average fluorescence of the wells is expressed as a percentage of absorbance (measures the cell mass), thereby providing comparable quantitative values. This technique allows selection of populations or individuals, releasing sequences from viral vectors conferring desired traits by RT-PCR, and reselecting specific modified sequences in secondary selection.

숙주세포의 시그널전달경로에 기여하는 인자 또는 전사인자의 기능은 바이러스 발현 라이브러리에 의해 감염후 분석되는 특정 프로테오믹(proteomic) mRNA 또는 메타노믹(metanomic) 형질을 사용하여 측정된다. 다양한 형질에 대한 특정 단백질 또는 생성물의 기여는 여러 문헌에 공지되어 있지만, 발현을 향상 또는 감소시키는 새로운 방법은 특정 발현을 차례로 변경시키는 세포 시그널에 대해 응답하는 인자들을 찾아냄으로써 확인될 수 있었다. 예를 들어, 시스테민 펩티드와 같은 방어 단백질 또는 프로테아제 억제물질의 발현은 바이러스 라이브러리로 숙주를 감염시킴으로써 확인될 수 있으며, 시스테민 또는 프로테아제 억제물질 또는 그들의 RNA의 발현은 직접 분석될 수 있다. 역으로, 상기 유전자들을 발현하기 위해 반응할 수 있는 프로모터는 녹색 형광 단백질에 유전적으로 융합될 수 있으며, 일시적 발현 구조물로서 숙주에 도입되거나 또는 안정한 형질전환 숙주 세포/전체에 도입될 수 있다. 결과 세포는 바이러스 벡터 라이브러리로 형질감염되었다. 이제 숙주는 벡터 형질감염후 관련 GFP 발현에 의해 신속하게 선별될 수 있다. 마찬가지로, 쟈스몬산 메틸로 식물을 처리하는 것과 바이러스 라이브러리에 의한 숙주 형질감염을 조합시키면 상기 대사물질에 의해 유발된 유전자 도입을 반전 또는 향상시키는 서열을 확인할 수 있다. 상기 접근은 리피(Leafy) 또는 DET2와 같은 식물내 높은 생물량 촉진에 포함된 다른 인자들에 적용될 수 있다. 상기 인자들의 발현은 직접 분석될 수 있거나 또는 프로모터를 통해 GFP에 유전적으로 융합될 수 있다. 상기 기술에 의해 군집 또는 개개를 선별할 수 있게 될 것이며, RT-PCR에 의해 소망하는 형질을 부여하는 바이러스 벡터로부터 서열을 해방시키고, 이차 선별에서 특정 변형 서열을 재 선별시킬 것이다.The function of factors or transcription factors contributing to the signal transduction pathway of the host cell is measured using specific proteomic mRNA or metanomic traits analyzed post-infection by virus expression libraries. The contribution of specific proteins or products to various traits is known in the literature, but new methods of enhancing or decreasing expression could be identified by finding factors that respond to cellular signals that in turn alter specific expression. For example, expression of a protective protein or protease inhibitor, such as a cystemine peptide, can be confirmed by infecting the host with a viral library, and expression of a cystemine or protease inhibitor or their RNA can be analyzed directly. Conversely, a promoter capable of reacting to express the genes can be genetically fused to the green fluorescent protein and introduced into the host as a transient expression construct or introduced into a stable transformed host cell / whole. The resultant cells were transfected with the viral vector library. The host can now be rapidly selected by relevant GFP expression after vector transfection. Similarly, combining plants with methyl jasmonate and host transfection with a viral library can identify sequences that reverse or enhance the transduction induced by the metabolite. This approach can be applied to other factors involved in high biomass promotion in plants such as Lipy or DET2. Expression of these factors can be analyzed directly or can be genetically fused to GFP via a promoter. The technique will allow selection of populations or individuals, freeing sequences from viral vectors conferring the desired traits by RT-PCR, and reselecting certain modified sequences in secondary selection.

본 발명의 네번째 측면은 내인성 프로테아제의 내인성 억제물질이 생성되는 것을 유도하는 화합물로 식물 숙주를 처리하는 단계로 구성된, 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법이다. 바람직한 구체예에서, 쟈스몬산은 내인성 프로테아제의 내인성 억제물질이 생성되는 것을 유도하기 위해 식물 숙주를 처리하는데 사용된다. 다른 바람직한 구체예에서, 식물 숙주를 화합물로 처리하면 외인성 핵산 또는 그의 단백질 생성물의 재현성을 증가시킨다. 특히, 유전자도입 숙주 발현 프로테아제 억제물질은 바이러스 발현 벡터에 의해 발현되는 단백질의 분해를 감소시키기 위해 사용된다. 바람직한 구체예에서, 쟈스몬산은 바이러스 발현 벡터에 의해 발현되는 단백질의 분해를 감소시키기 위해 바이러스 발현 벡터로 감염된 식물을 처리하기 위해 사용된다.A fourth aspect of the invention is a method of inhibiting an endogenous protease of a plant host, comprising treating the plant host with a compound that induces the production of an endogenous inhibitor of the endogenous protease. In a preferred embodiment, jasmonic acid is used to treat the plant host to induce the production of endogenous inhibitors of endogenous proteases. In another preferred embodiment, treating the plant host with a compound increases the reproducibility of the exogenous nucleic acid or protein product thereof. In particular, transgenic host expression protease inhibitors are used to reduce degradation of proteins expressed by viral expression vectors. In a preferred embodiment, jasmonic acid is used to treat plants infected with the viral expression vector to reduce degradation of the protein expressed by the viral expression vector.

본 발명의 다섯번째 측면은 본 발명의 방법에 의해 얻어진 유전자 및 그의 단편, 누클레오티드 서열 및 유전자 생성물이다. 본 발명의 특징은 식물과 같은 숙주 유기체내에서 선택된 누클레오티드 서열을 발현하는 것이다. 당업자는 상기 누클레오티드 서열의 유전자 생성물이 당 분야에 공지되어 있는 기술들을 사용하여 분리될 수 있다는 사실을 이해할 것이다. 상기 유전자 생성물은 제약, 제초제 및 기타 유사 기능물질로서 생물학적 활성을 나타낸다.A fifth aspect of the present invention is a gene obtained by the method of the present invention and fragments, nucleotide sequences and gene products thereof. It is a feature of the present invention to express a selected nucleotide sequence in a host organism such as a plant. Those skilled in the art will appreciate that the gene product of the nucleotide sequence can be isolated using techniques known in the art. The gene product exhibits biological activity as pharmaceuticals, herbicides and other similar functionalities.

하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 상술한다. 본 실시예들은 본 발명을 상술하기 위해 주로 기술되며, 한정하는 것으로 간주되지 않는다.The following examples detail the invention in more detail. The present embodiments are mainly described in order to detail the present invention and are not to be considered as limiting.

실시예 1Example 1

형질감염 식물내 파이토엔 불포화화 효소의 세포질내 억제는 일부 토마토 PDS 서열이 파이토엔 불포화화 효소를 코딩하는 것을 확인시킨다.Intracellular inhibition of phytoene desaturating enzymes in transfected plants confirms that some tomato PDS sequences encode phytoene desaturating enzymes.

토마토 모자이크 바이러스 cDNA의 분리. 추정 코트 단백질 서브게놈 프로모터, 코트 단백질 유전자 및 3'-말단을 포함하는 토마토 모자이크 바이러스(과실 괴사 균주 F; tom-F)로부터의 861개의 염기쌍 단편(5524-6384)은 프라이머 5'-CTCGCAAAGTTTCGAACCAAATCCTC-3'(상류)(서열번호: 1) 및 5'-CGGGGTACCTGGGCCCCAACCGGGGGTTCCGGGGG-3'(하류)(서열번호: 2)를 사용하여 PCR에 의해 분리되며, pBluescript KS-의 HincⅡ 자리로 서브클론되었다. TMV-Ul 및 ToMV-F로 구성된 잡종 바이러스는 BamHⅠ-KpnⅠ ToMV 단편을 pBGC152로 교환하여 형성되어 플라스미드 TTO1을 형성하였다. 삽입단편은 디데옥시누클레오티드 시퀀싱에 의해 확인되었다. 유일한 AvrⅡ 자리는 하기 올리고누클레오티드: 5'-TCCTCGAGCCTAGGCTCGCAAAGTTTCGAACCAAATCCTCA-3'(상류)(서열번호: 3), 5'-CGGGGTACCTGGGCCCCAACCGGGGGTTCCGGGGG-3'(하류)(서열번호: 4)를 사용하여 PCR 돌연변이유발에 의해 TTO1내 XhoⅠ 자리의 하류에 삽입되어 플라스미드 TTO1A를 형성하였다.Isolation of Tomato Mosaic Virus cDNA. 861 base-pair fragments (5524-6384) from tomato mosaic virus (fruit necrosis strain F; tom-F) comprising putative coat protein subgenomic promoter, coat protein gene and 3'-terminus were primer 5'-CTCGCAAAGTTTCGAACCAAATCCTC-3 Separated by PCR using '(upstream) (SEQ ID NO: 1) and 5'-CGGGGTACCTGGGCCCCAACCGGGGGTTCCGGGGG-3' (SEQ ID NO: 2) and subcloned into the HincII site of pBluescript KS-. Hybrid virus consisting of TMV-Ul and ToMV-F was formed by exchanging BamH-KpnI ToMV fragments with pBGC152 to form plasmid TTO1. Insertion fragments were identified by dideoxynucleotide sequencing. The only AvrII site was PCR mutagenesis by the following oligonucleotide: 5'-TCCTCGAGCCTAGGCTCGCAAAGTTTCGAACCAAATCCTCA-3 '(upstream) (SEQ ID NO: 3), 5'-CGGGGTACCTGGGCCCCAACCGGGGGTTCCGGGGG-3' (downstream) (SEQ ID NO: 4) Inserted downstream of the XhoI locus in the plasmid, TTO1A was formed.

토마토 파이토엔 신타아제를 코딩하는 cDNA 및 토마토 파이토엔 불포화화 효소를 코딩하는 일부 cDNA의 분리. 일부 cDNA는 올리고누클레오티드: PSY, 5'-TATGTATGGTGCAGAAGAACAGAT-3'(상류)(서열번호: 5), 5'-AGTCGACTCTTCCTCTTCTGGCAT C-3'(하류)(서열번호: 6); PDS, 5'-TGCTCGAGTGTGTTCTTCAGTTTTCTGTCA-3'(서열번호: 7)(상류), 5'-AACTCGAGCGCTTTGATTTCTCCGAAGCTT-3'(하류)(서열번호: 8)를 사용하여 중합효소 연쇄반응(PCR)에 의해, 익은 토마토 과실 RNA로부터 분리되었다. 리코페르시콘 에스큘렌툼(Lycopersicon esculentum) cDNA 라이브러리로부터의 대략 3×104개의 콜로니는32P 표지된 토마토 파이토엔 신타아제 PCR 생성물을 사용한 콜로니 잡종화에 의해 선별되었다. 잡종화는 50% 포름아미드, 5× SSC, 0.02M 인산완충액, 5× 덴하르트 용액(Denhart's solution) 및 0.1㎎/㎖ 전단된 송아지 흉선 DNA에서 48시간동안 42℃에서 실시되었다. 필터는 오토라디오그래피전에 65℃의 0.1× SSC, 0.1% SDS로 세척하였다. PCR 생성물 및 파이토엔 신타아제 cDNA 클론은 디데옥시누클레오티드 시퀀싱에 의해 확인되었다.Isolation of cDNA encoding tomato phytoene synthase and some cDNA encoding tomato phytoene desaturase. Some cDNAs have oligonucleotides: PSY, 5′-TATGTATGGTGCAGAAGAACAGAT-3 ′ (SEQ ID NO: 5), 5′-AGTCGACTCTTCCTCTTCTGGCAT C-3 ′ (SEQ ID NO: 6); Ripe tomatoes by polymerase chain reaction (PCR) using PDS, 5'-TGCTCGAGTGTGTTCTTCAGTTTTCTGTCA-3 '(SEQ ID NO: 7) (upstream), 5'-AACTCGAGCGCTTTGATTTCTCCGAAGCTT-3' (SEQ ID NO: 8) It was isolated from fruit RNA. Approximately 3 × 10 4 colonies from the Lycopersicon esculentum cDNA library were selected by colony hybridization using a 32 P labeled tomato phytoene synthase PCR product. Hybridization was performed at 42 ° C. for 48 h in 50% formamide, 5 × SSC, 0.02M phosphate buffer, 5 × Denhart's solution and 0.1 mg / ml sheared calf thymus DNA. The filter was washed with 0.1 × SSC, 0.1% SDS at 65 ° C. prior to autoradiography. PCR products and phytoene synthase cDNA clones were identified by dideoxynucleotide sequencing.

DNA 시퀀싱 및 컴퓨터 분석. 파이토엔 신타아제 cDNA 및 일부 파이토엔 불포화화 효소 cDNA를 포함하는 PstⅠ, BamHⅠ 단편은 pBluescriptKS+로 서브클론되었다(캘리포니아 La Jolla의 Stratagene). KS+/PDS #38 및 KS+/5'3'PSY의 누클레오티드 시퀀싱은 단일-가닥 주형을 사용한 디데옥시 종결에 의해 실시되었다(Maniatis, Molecular Cloning, 1st Ed). 누클레오티드 서열분석 및 아미노산 서열비교는 PCGENE및 DNA InspectorILE 프로그램을 사용하여 실시하였다.DNA sequencing and computer analysis. Pst I and BamH I fragments, including phytoene synthase cDNA and some phytoene desaturation enzyme cDNA Subclone with KS + (Stratagene, La Jolla, Calif.). Nucleotide sequencing of KS + / PDS # 38 and KS + / 5'3'PSY was performed by dideoxy termination using single-stranded template (Maniatis, Molecular Cloning, 1st Ed). Nucleotide sequencing and amino acid sequencing And DNA Inspector This was done using the ILE program.

토마토 파이토엔 신타아제 발현벡터의 제조. 토마토 파이토엔 신타아제 cDNA를 포함하는 XhoⅠ 단편을 TTO1로 서브클론하였다. 벡터 TTO1/PSY + (도 1)은 TMV-U1 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 포지티브 방향에서 파이토엔 신타아제 cDNA를 포함하는 반면에, 벡터 TTO1/PSY는 안티센스 방향에서 파이토엔 신타아제 cDNA를 포함한다.Preparation of Tomato Phytoene Synthase Expression Vector. XhoI fragments containing tomato phytoene synthase cDNA were subcloned into TTO1. Vector TTO1 / PSY + (FIG. 1) contains phytoen synthase cDNA in the positive direction under the control of the TMV-U1 coat protein subgenomic promoter, whereas vector TTO1 / PSY contains phytoen synthase cDNA in the antisense direction do.

일부 토마토 파이토엔 불포화화 효소 cDNA를 포함하는 바이러스 벡터의 구성. 일부 토마토 파이토엔 불포화화 효소 cDNA를 포함하는 XhoⅠ 단편을 TTO1로 서브클론하였다. 벡터 TTO1A/PDS + (도 2)은 TMV-U1 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 포지티브 방향에서 파이토엔 신타아제 cDNA를 포함하는 반면에, 벡터 TTO1A/PDS는 안티센스 방향에서 파이토엔 불포화화 효소 cDNA를 포함한다.Composition of viral vectors containing some tomato phytoene desaturating enzyme cDNA. XhoI fragments containing some tomato phytoene desaturation enzyme cDNA were subcloned into TTO1. Vector TTO1A / PDS + (FIG. 2) contains phytoen synthase cDNA in the positive direction under the control of the TMV-U1 coat protein subgenomic promoter, whereas vector TTO1A / PDS contains the phytoen desaturase cDNA in the antisense direction. Include.

엔. 벤타미아나(N. benthamiana)의 형질감염 및 분석[TTO1/PSY+, TTO1/PSY-, TTO1Δ/PDS+, TTO1/PDS-]. TTO1/PSY+(도 1), TTO1/PSY-TTO1/PDS+, TTO1/PDS+로부터의 감염성 RNA는 (Dawson외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:1832(1986))에 기술되어 있는 바와 같이 SP6 DNA-의존 RNA 중합효소를 사용한 시험관내 전사에 의해 제조되었으며, 엔. 벤타미아나를 기계적으로 접종하는데 사용되었다. 잡종 바이러스는 투과전자현미경, 국소병반 감염성 분석 및 중합효소 연쇄반응(PCR) 증폭에 의해 확인되는 바와 같이 모든 비-접종된 상부 잎에 전체적으로 분무된다. 감염으로 인한 바이러스 증상은 전체적으로 잎의 변형 및 약한 백화에 의한 식물 생장정지를 포함한다. TTO1/PSY+로 형질감염된 식물의 잎은 오렌지색으로 변했으며, 높은 수준의 파이토엔이 축적되었고, 반면에 TTO1Δ/PDS+ 및 TTO1Δ/PDS-로 형질감염된 식물의 잎은 흰색으로 변했다. 비리온 RNA로부터 분리된 PCR cDNA의 아가로스 겔 전기영동 및 비리온 RNA의 노던 블롯 분석은 벡터가 염색체외 상태에서 유지되고, 검출가능한 분자내 재배열을 하지 않는다는 것을 보여준다.yen. Transfection and Analysis of N. benthamiana [TTO1 / PSY +, TTO1 / PSY-, TTO1Δ / PDS +, TTO1 / PDS-]. Infectious RNAs from TTO1 / PSY + (FIG. 1), TTO1 / PSY-TTO1 / PDS +, TTO1 / PDS + are described as described in Dawson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 1832 (1986). As prepared by in vitro transcription using SP6 DNA-dependent RNA polymerase. It was used to mechanically inoculate Ventamiana. Hybrid viruses are sprayed globally on all non-inoculated upper leaves as confirmed by transmission electron microscopy, local lesion infectivity analysis and polymerase chain reaction (PCR) amplification. Viral symptoms due to infection include plant growth arrest due to leaf deterioration and mild whitening as a whole. The leaves of plants transfected with TTO1 / PSY + turned orange and high levels of phytoene accumulated, while the leaves of plants transfected with TTO1Δ / PDS + and TTO1Δ / PDS- turned white. Agarose gel electrophoresis of PCR cDNA isolated from virion RNA and Northern blot analysis of virion RNA show that the vector remains in the extrachromosomal state and there is no detectable intramolecular rearrangement.

형질감염된 식물로부터의 카로티노이드의 정제 및 분석. 카로티노이드는 전체적으로 감염된 조직으로부터 분리하고, HPLC 크로마토그래피에 의해 분석하였다. 카로티노이드를 에탄올로 추출하고, 1㎖/분의 유속에서 발전 용매로서 아세토니트릴/메탄올/2-프로판올(85:10:5)을 사용하여 25-㎝ SpherisorbODS-1 5-m 컬럼상의 흡수 스펙트럼 및 그들의 피크 보유시간에 의해 확인하였다. 이들은 당근 및 토마토로부터의 합성 파이토엔 스탠다드 및 β-카로틴 스탠다드와 동일한 보유시간을 가졌다. TTO1/PSY+로 형질감염된 엔. 벤타미아나로부터의 파이토엔 피크는 276, 285 및 298㎚에서 최대 흡광도를 가졌다. 바이러스 코딩된 파이토엔 신타아제로 형질감염된 식물은 비감염 식물내 수준에 비해 파이토엔이 10배 증가함을 보여주었다. 형질감염된 식물내 일부 파이토엔 불포화화 효소에 대한 센스 및 안티센스 RNA 발현은 착색된 카로티노이드의 합성을 억제하였으며, 전체적으로 감염된 잎을 흰색으로 변화시켰다. 상기 식물의 HPLC 분석은 파이토엔이 또한 축적됨을 보여주었다. 흰색 잎 표현형은 또한 파이토엔 불포화화 효소를 특이적으로 억제하는 제초제 노르플루라존(norflurazon)으로 처리한 식물에서 발견되었다.Purification and Analysis of Carotenoids from Transfected Plants. Carotenoids were entirely isolated from infected tissues and analyzed by HPLC chromatography. The carotenoids were extracted with ethanol and 25-cm Spherisorb using acetonitrile / methanol / 2-propanol (85: 10: 5) as a power generating solvent at a flow rate of 1 ml / min. It was confirmed by absorption spectra on ODS-1 5-m column and their peak retention times. They had the same retention time as synthetic phytoene standards and β-carotene standards from carrots and tomatoes. N transfected with TTO1 / PSY +. The phytoene peaks from Ventamiana had maximum absorbance at 276, 285 and 298 nm. Plants transfected with virus-coded phytoene synthase showed a 10-fold increase in phytoene compared to levels in uninfected plants. Sense and antisense RNA expression for some phytoene desaturation enzymes in transfected plants inhibited the synthesis of colored carotenoids and turned the infected leaves entirely white. HPLC analysis of the plants showed that phytoenes also accumulated. The white leaf phenotype was also found in plants treated with the herbicide norflurazon, which specifically inhibits phytoene desaturation enzymes.

파이토엔 수준에 있어서의 상기 변화는 유전적으로 처리된 식물내에서 카로티노이드(이차 대사물질)가 가장 많이 증가했다는 것이다. 바이러스성 코딩된 파이토엔 신타아제로 형질감염된 식물은 비감염된 식물내 수준에 비해 파이토엔이 10배 증가함을 나타내었다. 그리고, 포지티브-센스 또는 안티센스 파이토엔 불포화화 효소로 형질감염된 식물내 파이토엔의 축적은 세포질 안티센스 억제를 통해 이차 대사물질의 생성에 있어서 경로를 조작하기 위한 잠재 기구로서 바이러스 벡터가 사용될 수 있다는 것을 제시한다. 상기 데이터는 Kumagai외 다수의 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:1679-1683(1995)에 개시되어 있다.The change in phytoene levels is the greatest increase in carotenoids (secondary metabolites) in genetically treated plants. Plants transfected with viral coded phytoene synthase showed a 10-fold increase in phytoene compared to levels in uninfected plants. The accumulation of phytoenes in plants transfected with positive-sense or antisense phytoene desaturation enzymes suggests that viral vectors can be used as potential mechanisms for manipulating pathways in the production of secondary metabolites via cytoplasmic antisense inhibition. do. The data are available from Kumagai et al. In Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 1679-1683 (1995).

실시예 2Example 2

형질감염된 식물내 피망 cDNA의 발현은 이것이 캡산틴-캡소루빈 신타아제를 코딩하는 것을 확인시킨다.Expression of bell pepper cDNA in the transfected plants confirms that it encodes capxanthine-capsorubicin synthase.

니코티아나 벤타미아나내 잎 카로티노이드의 생합성은 RNA 바이러스 벡터를 사용하여, 캡산틴, 비-네이티브 유색체-특이 크산토필의 합성으로 경로를 변경시킴으로써 변형되었다. 캡산틴-캡소루빈 신타아제(Ccs)를 코딩하는 cDNA는 토바모바이러스 서브게놈 프로모터의 전사조절하에 두었다. Ccs를 발현하는 형질감염 식물의 잎은 오렌지색의 표현형으로 발전되었으며, 높은 수준의 캡산틴이 축적되었다. 이 현상은 틸라코이드막 변형 및 그라나 스택킹 감소와 연관된다. 유색체에 있어서 우선하는 상황에 비해, 캡산틴은 에스테르화되지 않아 그의 높은 수준은 주 잎 크산토필의 부수적인 감소에 의해 평형되며, 이는 엽록체 카로티노이드 조성물의 자동조절을 보여준다. 캡산틴은 광시스템 Ⅱ의 삼량체 및 단량체 광-수확 복합체로 보충된다. 이는 고급 식물 안테나 복합물이 카로티노이드의 합리적인 디자인에 의해 광합성막을 기능적으로 개조하기 위한 중요한 증거를 제공하는 비-네이티브 카로티노이드를 축적할 수 있다는 것을 입증해준다.Biosynthesis of leaf carotenoids in Nicotiana ventamiana was modified by using RNA viral vectors to redirect the pathway to the synthesis of capxanthine, non-native chromosome-specific xanthophylls. The cDNA encoding capsanthine-capsorubin synthase (Ccs) was placed under transcriptional control of the tobamovirus subgenomic promoter. The leaves of the transfected plants expressing Ccs developed an orange phenotype and accumulated high levels of capxanthin. This phenomenon is associated with thylakoid film deformation and grana stacking reduction. Compared to the prevailing situation for chromosomes, capxanthine is not esterified so its high level is equilibrated by a concomitant decrease in main leaf xanthophyll, which shows autoregulation of the chloroplast carotenoid composition. Capxanthine is supplemented with the trimer and monomer light-harvesting complexes of Photosystem II. This demonstrates that advanced plant antenna complexes can accumulate non-native carotenoids, which provide important evidence for the functional modification of photosynthesis by the rational design of carotenoids.

Ccs 발현 벡터의 구성. 유일한 XhoⅠ, AvrⅡ 자리는 올리고누클레오티드: 5'-GCCTCGAGTGCAGCATGGAAACCCTTCTAAAGCTTTTCC-3'(상류)(서열번호: 9), 5'-TCCCTAGGTCAAAGGCTCTCTATTGCTAGATTGCCC-3'(하류)(서열번호: 10)를 사용하여 중합효소 연쇄반응(PCR) 돌연변이유발에 의해 피망 캡산틴-캡소루빈 신타아제(Ccs) cDNA에 삽입되었다. 1.6-kb XhoⅠ, AvrⅡ cDNA 단편은 도 3에 의해 도시된 바와 같이 TTO1A로 서브클로닝함으로써, TMV-U1 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 두어 플라스미드 TTO1A CCS+(도 3)을 제조하였다.Construction of Ccs Expression Vectors. The only XhoI, AvrII sites are oligonucleotides: 5'-GCCTCGAGTGCAGCATGGAAACCCTTCTAAAGCTTTTCC-3 '(upstream) (SEQ ID NO: 9), 5'-TCCCTAGGTCAAAGGCTCTCTATTGCTAGATTGCCC-3' (downstream) (SEQ ID NO: 10) PCR) mutagenesis was inserted into the bell pepper capsanthin-capsorubin synthase (Ccs) cDNA. The 1.6-kb XhoI, AvrII cDNA fragment was subcloned into TTO1A as shown by FIG. 3, thereby placing the plasmid TTO1A CCS + (FIG. 3) under the control of the TMV-U1 coat protein subgenomic promoter.

카로티노이드 분석. 12개의 식물 잎위에 접종하고 12일후, 수확하고, 동결건조시켰다. 결과 비-비누화 추출물을 아르곤하에서 건조증발시키고, 전체 지질 함량을 측정하기 위해 중량을 재었다. 전체 지질 함량의 색소분석은 HPLC에 의해 수행되었으며, 헥산/아세톤(60v/40v)을 사용하여 실리카 겔 G상에서 박막 크로마토그래피에 의해 분리되었다. TTO1A CCS+로 감염된 식물에는 높은 수준의 캡산틴(전체 카로티노이드의 36%)이 축적되었다.Carotenoid analysis. Twelve days after inoculation on 12 plant leaves, harvested and lyophilized. Results The non-saponified extract was evaporated to dryness under argon and weighed to determine the total lipid content. Pigmentation of the total lipid content was performed by HPLC and separated by thin layer chromatography on silica gel G using hexane / acetone (60v / 40v). Plants infected with TTO1A CCS + accumulate high levels of capxanthin (36% of total carotenoids).

실시예 3Example 3

형질감염 식물내 세균 CrtB 유전자의 발현은 그것이 파이토엔 신타아제를 코딩한다는 것을 확인시킨다.Expression of the bacterial CrtB gene in transfected plants confirms that it encodes phytoene synthase.

본 발명자들은 담배 모자이크 바이러스 균주 U1(TMV-U1)(Goelet외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:5818-5822(1982)) 및 담배 마일드 녹색 모자이크 바이러스(TMGMV; U5 균주)(Solis외 다수, "The complete nucleotide sequence of the genomic RNA of the tobamovirus tobacco mild green mosaic virus"(1990))로 구성된 바이러스 벡터 TTU51을 개발했다. 에르비니아 헤르비콜라(Erwinia herbicola) 파이토엔 신타아제(CrtB)에 대한 오픈 리딩 프레임(ORF)(Armstrong외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:9975-9979(1990))은 벡터 TTU51내 담배 모자이크 바이러스(TMV) 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 두었다. 상기 구조물은 또한 리불로스-1,5-비스포스페이트 카르보실라아제(RUBISCO)의 작은 서브유닛에 대한 엽록체 표적 펩티드(CTP)를 코딩하는 유전자를 포함하며(O'Neal외 다수, Nucl. Acids Res. 15:8661-8677(1987)), 도 4에 도시된 바와 같이 TTU51 CTP CrtB로 불리웠다. 감염성 RNA는 SP6 DNA-의존성 RNA 중합효소를 사용한 시험관내 전사에 의해 제조되었으며(Dawson외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:1832-1836(1986)), 엔. 벤타미아나를 기계적으로 접종하는데 사용되었다. 잡종 바이러스는 모든 비-접종된 상부 잎에 전체적으로 분무되었으며, 국소병반 감염성 분석 및 중합효소 연쇄반응(PCR) 증폭에 의해 확인되었다. TTU51 CTP CrtB로 형질감염된 식물의 잎은 식물생장 및 바이러스 복제동안 전체적으로 분무되는 오렌지 착색을 발생시켰다.We found tobacco mosaic virus strain U1 (TMV-U1) (Goelet et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79: 5818-5822 (1982)) and tobacco mild green mosaic virus (TMGMV; U5 strain) (Solis). Et al., "The complete nucleotide sequence of the genomic RNA of the tobamovirus tobacco mild green mosaic virus" (1990)). Open reading frame (ORF) for Erwinia herbicola phytoene synthase (CrtB) (Armstrong et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 9975-9979 (1990)) Placed under the control of the tobacco mosaic virus (TMV) coat protein subgenomic promoter in TTU51. The construct also includes a gene encoding chloroplast target peptide (CTP) for a small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carbosylase (RUBISCO) (O'Neal et al., Nucl. Acids Res 15: 8661-8677 (1987)), called TTU51 CTP CrtB as shown in FIG. 4. Infectious RNA was prepared by in vitro transcription using SP6 DNA-dependent RNA polymerase (Dawson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 1832-1836 (1986)). It was used to mechanically inoculate Ventamiana. Hybrid virus was sprayed globally on all non-inoculated upper leaves and confirmed by local pathological infectivity assay and polymerase chain reaction (PCR) amplification. The leaves of the plants transfected with TTU51 CTP CrtB resulted in a totally sprayed orange staining during plant growth and virus replication.

TTU51 CTP CrtB로 형질감염된 식물의 잎은 바이러스 감염동안 보통 관찰되는 약간의 감소를 초과하는 클로로필 함량을 감소시켰다(도시되지 않음). 이전의 연구는 카로티노이드 및 클로로필 생합성 경로가 상호연관되어 있다고 교시했기 때문에(Susek외 다수, Cell 74:787-799(1993)), 본 발명자들은 클로로필에 대한 파이토엔의 합성비율을 비교하기로 결정했다. 접종하고 2주후, TTU51 CTP CrtB 전사물로 감염된 식물의 엽록체를 분리하고, 효소 활성에 대해 분석하였다. 클로로필에 대한 파이토엔 신타아제의 합성비율은 형질감염식물에서 0.55이고, 비접종 식물(대조군)에서 0.033이었다. TTU51 CTP CrtB로 형질감염된 식물의 파이토엔 신타아제 활성은 분리된 엽록체 및 표지된 [14C]게라닐게라닐 PP를 사용하여 분석하였다. CrtB 식물내 파이토엔 및 확인되지 않은 C40알콜이 많이 증가하였다.The leaves of plants transfected with TTU51 CTP CrtB reduced the chlorophyll content beyond the slight decrease usually observed during viral infection (not shown). Because previous studies have taught that carotenoid and chlorophyll biosynthetic pathways are interrelated (Susek et al., Cell 74: 787-799 (1993)), we decided to compare the ratio of phytoene to chlorophyll synthesis. . Two weeks after inoculation, the chloroplasts of plants infected with TTU51 CTP CrtB transcripts were isolated and analyzed for enzyme activity. The synthesis ratio of phytoene synthase to chlorophyll was 0.55 in transfected plants and 0.033 in uninoculated plants (control). Phytoen synthase activity of plants transfected with TTU51 CTP CrtB was analyzed using isolated chloroplasts and labeled [ 14 C] geranylgeranyl PP. There was a significant increase in phytoene and unidentified C 40 alcohols in CrtB plants.

파이토엔 합성효소 분석Phytoene Synthetase Assay

이미 기술된 바와 같이 엽록체를 제조하였다(Camera, Methods Enzymol. 214:352-365(1993)). 파이토엔 신타아제 분석은 [14C]게라닐게라닐 PP(100,000cpm)(E. coli에서 발현된 고추의 GGPP 신타아제를 사용하여 제조됨), 1mM ATP, 5mM MnCl2, 1mM MgCl2, 트리톤 X-100(엽록체 단백질 ㎎당 20㎎) 및, 2㎎ 단백질에 대해 등량인 엽록체 현탁액을 함유하는 Tris-HCL, pH 7.6으로 완충된 배양 혼합물(0.5㎖ 최종부피)에서 실시하였다. 30℃에서 2시간 배양후, 반응생성물을 클로로포름 메탄올로 추출하고(Camera, supra), 벤젠/에틸 아세테이트(90/10)로 생성된 실리카겔 플레이트상에 TLC를 가하고, 오토라디오그래피를 실시하였다.Chloroplasts were prepared as previously described (Camera, Methods Enzymol. 214: 352-365 (1993)). Phytoen synthase assays were carried out using [ 14 C] geranylgeranyl PP (100,000 cpm) (prepared using GGPP synthase from red pepper expressed in E. coli), 1 mM ATP, 5 mM MnCl 2 , 1 mM MgCl 2 , Triton The culture mixture (0.5 mL final volume) buffered with Tris-HCL, pH 7.6, containing X-100 (20 mg per mg chloroplast protein) and a chloroplast suspension equivalent to 2 mg protein. After 2 hours of incubation at 30 ° C., the reaction product was extracted with chloroform methanol (Camera, supra), TLC was added on a silica gel plate made of benzene / ethyl acetate (90/10), and autoradiography was performed.

클로로필 합성효소 분석Chlorophyll Synthetase Assay

클로로필 합성효소 분석하는동안, 분리된 엽록체를 배양하기 전에 삼투압 쇼크에 의해 용해시켰다. [14C]게라닐게라닐 PP(100,000cpm)를 함유하는 50mM Tris-HCL(pH 7.6), 5 MgCl2, 1mM ATP 및 1㎎ 단백질에 등량인 파열된 플라스미드 현탁액으로 구성된 반응혼합물(0.2㎖, 최종부피)을 30℃에서 1시간동안 배양하였다. 반응생성물을 상기와 같이 분석하였다.During the chlorophyll synthase assay, the isolated chloroplasts were dissolved by osmotic shock before incubation. [ 14 C] Reaction mixture consisting of bursted plasmid suspension equivalent to 50 mM Tris-HCL (pH 7.6), 5 MgCl 2 , 1 mM ATP and 1 mg protein containing geranylgeranyl PP (100,000 cpm) (0.2 ml, Final volume) was incubated at 30 ° C. for 1 hour. The reaction product was analyzed as above.

플라스미드 구성Plasmid Composition

엽록체 타겟팅, 파이토엔 신타아제 발현 벡터, 도 4에 도시된 TTU51 CTP CrtB를 여러 서브클로닝 단계에서 제조하였다. 먼저, 유일한 SphⅠ 자리를 올리고누클레오티드 CrtB MIS 5'-CCA AGC TTC TCG AGT GCA GCA TGC AGC AAG CGC CGC TGC TTG AC-3'(상류)(서열번호: 11) 및 CrtB P300 5'-AAG ATC TCT CGA GCT AAA CGG GAC GCT GCC AAA GAC CGG CCG G-3'(하류)(서열번호: 12)를 사용하여 중합효소 연쇄반응(PCR) 돌연변이유발(Saiki외 다수, Science 230:1350-1354(1985))에 의해 에르비니아 헤르비콜라 파이토엔 신타아제 유전자를 위한 개시코돈에 삽입하였다. EcoRV 자리에서 CrtB PCR 단편을 pBluescript(Stratagene)로 서브클론하여 플라스미드 pBS664를 제조하였다. 그후, pBS664의 938bp SphⅠ, XhoⅠ CrtB 단편은 RUBISCO의 소규모 서브유닛에 대한 엔. 타바쿰(N. tabacum) 엽록체 타겟팅 펩티드(CTP)를 코딩하는 서열을 포함하는 벡터로 서브클론되었다. 다음으로, 토바모바이러스 벡터 TTU51을 제조하였다. 바이러스 서브게놈 프로모터, 코트 단백질 유전자 및 3'-말단을 포함하는 담배 마일드 녹색 모자이크 바이러스의 1020염기쌍 단편(TMGMV; U5 균주)은 TMGMV 프라이머 5'-GGC TGT GAA ACT CGA AAA GGT TCC GG-3'(상류)(서열번호: 13) 및 5'-CGG GGT ACC TGG GCC GCT ACC GGC GGT TAG GGG AGG-3'(하류)(서열번호: 14)을 사용한 PCR에 의해 분리하고, Bluescript KS-의 HincⅡ 자리로 서브클론되고, 디데옥시누클레오티드 시퀀싱에 의해 확인되었다. 상기 클론은 3' 비코딩 영역에서 전체 상류 슈도노트(pseudoknot) 도메인을 포함하는 147개의 자연복제 염기쌍(서열번호: 15)을 포함한다. TMV-U1 및 TMGMV로 구성된 잡종 바이러스 cDNA는 1-Kb XhoⅠ-KpnⅠ TMGMV 단편을 TTO1로 교환함으로써 제조하여(Kumagai외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:1679-1683(1995)) 플라스미드 TTU51을 형성하였다. 마지막으로, pBS670의 1.1Kb XhoⅠ CTP CrtB 단편을 TTU51의 XhoⅠ로 서브클론하여 플라스미드 TTU51 CTP CrtB를 형성하였다. CTP 네가티브 조절에 따라, pBS664의 CrtB 유전자를 포함하는 942bp XhoⅠ 단편을 플라스미드 TTU51로 서브클론하여 TTU51 CrtB #15를 형성하였다.Chloroplast targeting, phytoene synthase expression vector, TTU51 CTP CrtB shown in FIG. 4, was prepared in several subcloning steps. First, the only SphI site is oligonucleotide CrtB MIS 5'-CCA AGC TTC TCG AGT GCA GCA TGC AGC AAG CGC CGC TGC TTG AC-3 '(SEQ ID NO: 11) and CrtB P300 5'-AAG ATC TCT CGA Polymerase chain reaction (PCR) mutagenesis using GCT AAA CGG GAC GCT GCC AAA GAC CGG CCG G-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 12) (Saiki et al., Science 230: 1350-1354 (1985)) Was inserted into the initiation codon for the Hervinia herbicola phytoene synthase gene. PBluescript CrtB PCR Fragments from EcoRV Sites Plasmid pBS664 was prepared by subcloning with (Stratagene). Thereafter, the 938 bp SphI, XhoI CrtB fragment of pBS664 was identified for the small subunit of RUBISCO. It was subcloned into a vector comprising a sequence encoding a N. tabacum chloroplast targeting peptide (CTP). Next, the tobamovirus vector TTU51 was produced. The 1020 base pair fragment (TMGMV; U5 strain) of tobacco mild green mosaic virus comprising viral subgenomic promoter, coat protein gene and 3'-terminus is TMGMV primer 5'-GGC TGT GAA ACT CGA AAA GGT TCC GG-3 '( Upstream) (SEQ ID NO: 13) and 5'-CGG GGT ACC TGG GCC GCT ACC GGC GGT TAG GGG AGG-3 '(Downstream) (SEQ ID NO: 14) and the HincII site of Bluescript KS- Subclones and confirmed by dideoxynucleotide sequencing. The clone comprises 147 naturally occurring base pairs (SEQ ID NO: 15) comprising the entire upstream pseudoknot domain in the 3 'noncoding region. Hybrid virus cDNA consisting of TMV-U1 and TMGMV was prepared by exchanging 1-Kb XhoI-KpnI TMGMV fragments with TTO1 (Kumagai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 1679-1683 (1995)) TTU51 was formed. Finally, the 1.1 Kb XhoI CTP CrtB fragment of pBS670 was subcloned into XhoI of TTU51 to form plasmid TTU51 CTP CrtB. Following CTP negative regulation, a 942 bp XhoI fragment comprising CrtB gene of pBS664 was subcloned into plasmid TTU51 to form TTU51 CrtB # 15.

실시예 4Example 4

형질감염 식물내 세균 파이토엔 불포화화 효소(CrtⅠ) 유전자의 발현은 노르플루라존 제초제에 대한 내성을 제공한다.Expression of the bacterial phytoene desaturase (CrtI) gene in transfected plants provides resistance to norflurazone herbicides.

유전자 CrtⅠ에 의해 코딩된 에르비니아 파이토엔 불포화화효소(PDS)(Armstrong외 다수, 1990)는 4회의 불포화화 단계를 통해 파이토엔을 리코펜(lycopene)으로 전환시킨다. 식물 PDS가 표백 제초제 노르플루라존에 대해 감수성인 반면에, 에르비니아 PDS는 노르플루라존에 의해 저해되지 않는다(Miwawa외 다수, Plant J. 6(4):481-489(1994)). CrtⅠ에 대한 오픈 리딩 프레임(ORF)은 벡터 TTOSA1내 담배 모자이크 바이러스(TMV) 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 두었다. 상기 구조물은 또한 리뷸로스-1,5-비스포스페이트 카르복실레이트(RUBISCO)의 소 서브유닛을 위한 엽록체 타겟팅 펩티드(CTP)를 코딩하는 유전자를 포함하며, TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7이라 불리웠다. 감염성 RNA는 SP6 DNA-의존성 RNA 중합효소를 사용한 시험관내 전사에 의해 제조되었으며(Dawson외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:1832-1836(1986)), 엔. 벤타미아나를 기계적으로 접종하는데 사용되었다. 잡종 바이러스는 모든 비-접종 상부잎에 분무되어 전체 식물에 노르플루라존에 대한 내성을 부여하였다. TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7(도 5) 접종된 식물에는 흰색을 표백하는 대신에 녹색이 남았으며, 비접종된 대조군 식물에 비해 높은 수준의 β-카로틴을 보유하였다.Erwinia phytoene desaturase (PDS) (Armstrong et al., 1990) encoded by the gene CrtI converts phytoenes into lycopene through four desaturation steps. Plant PDS is susceptible to bleach herbicide norflurazon, whereas Erbinia PDS is not inhibited by norflurazone (Miwawa et al., Plant J. 6 (4): 481-489 (1994)). The open reading frame (ORF) for CrtI was placed under the control of the tobacco mosaic virus (TMV) coat protein subgenomic promoter in vector TTOSA1. The construct also contains a gene encoding chloroplast targeting peptide (CTP) for the bovine subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylate (RUBISCO), called TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7. Infectious RNA was prepared by in vitro transcription using SP6 DNA-dependent RNA polymerase (Dawson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 1832-1836 (1986)). It was used to mechanically inoculate Ventamiana. Hybrid virus was sprayed onto all non-vaccinated top leaves to confer resistance to norflurazone on the entire plant. Plants inoculated with TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7 (FIG. 5) remained green instead of bleaching white and had higher levels of β-carotene compared to uninoculated control plants.

플라스미드 구조물.Plasmid constructs.

세균 파이토엔 불포화화 효소 발현 벡터인 TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7(도 5)을 엽록체 타겟팅하는 것은 하기와 같이 제조하였다. 먼저, 올리고누클레오티드 CrtⅠ HSM1 5'-GA CAG AAG CTT TGC AGC ATG CAA AAA ACC GTT-3'(상류)(서열번호: 16) 및 IQ419A 5'-CGC GGT CAT TGC AGA TCC TCA ATC ATC AGG C-3'(하류)(서열번호: 17)를 사용하여 중합효소 연쇄반응(PCR) 돌연변이유발에 의해 에르비니아 헤르비콜라 파이토엔 불포화화 효소 유전자(플라스미드 pAU211, (도 6))에 대한 개시코돈에 유일한 SphⅠ 자리를 삽입하였다. 1504bp CrtⅠ PCR 단편은 EcoRⅤ와 HindⅢ 자리 사이에 삽입함으로써 pBluescript(Stratagene)로 서브클론되어 플라스미드 KS+/CrtⅠ*491을 형성하였다(도 7). 그후, 플라스미드 KS+/CrtⅠ*491로부터의 1481bp SphⅠ, AvrⅡ CrtⅠ 단편을 토바모바이러스 벡터 TTOSA1로 서브클론하여 TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7을 형성하였다.Chloroplast targeting of the bacterial phytoene desaturase expression vector, TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7 (FIG. 5), was prepared as follows. First, oligonucleotide Crt I HSM1 5'-GA CAG AAG CTT TGC AGC ATG CAA AAA ACC GTT-3 '(SEQ ID NO: 16) and IQ419A 5'-CGC GGT CAT TGC AGA TCC TCA ATC ATC AGG C-3 Initiation codons for the Erbinia herbicola phytoen desaturase gene (plasmid pAU211, (FIG. 6)) by polymerase chain reaction (PCR) mutagenesis using '(downstream) (SEQ ID NO: 17). The only SphI site was inserted. A 1504 bp Crt PCR fragment was inserted between the EcoRV and HindIII sites to provide pBluescript Subcloned into (Stratagene) to form plasmid KS + / CrtI * 491 (FIG. 7). 1481 bp SphI, AvrII CrtI fragments from plasmid KS + / CrtI * 491 were then subcloned into the tobamovirus vector TTOSA1 to form TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7.

노르플루라존에 의한 형질감염식물의 처리 및 결과Treatment and Results of Transfected Plants with Norflurazon

바이러스 접종하고 7일후, 식물을 10㎎/㎖ 솔리캠(Solicam)DF(Sandoz Agro, Inc) 노르플루라존 제초제 용액 [(4-클로로-5-(메틸아미노)-2-(α, α, α-트리플루오로-m-톨일)-3(2H)-피리다지논)] 5㎖를 4일마다 잎과 토양에 가함으로써 처리하였다. 처리를 개시하고 5일후, 비감염 식물들은 특히 상부 잎들 및 성장점 영역에 있어서 거의 전체적으로 흰색이 되었다. TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7로 감염된 식물은 여전히 녹색이었으며, 노르플루라존 처리되지 않은 감염된 대조군의 외양과 거의 동일했다.Seven days after virus inoculation, the plants were treated with 10 mg / ml Solicam. Sando Agro, Inc. norflurazone herbicide solution [(4-chloro-5- (methylamino) -2- (α, α, α-trifluoro-m-tolyl) -3 (2H) -pyrida Xenon)] was treated by adding to the leaves and soil every 4 days. Five days after initiation of the treatment, the uninfected plants became almost entirely white, especially in the upper leaves and growth point areas. The plants infected with TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7 were still green and were almost identical to the appearance of the non-fluluzone-treated infected controls.

잎 분석Leaf analysis

바이러스성 발현된 CrtⅠ 유전자가 식물 전체에 분무된 것은 노던 블롯팅에 의해 확인되었다(Alwine외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74:5350-5354(1977)). 바이러스 RNA는 접종되지 않은 상부 잎으로부터 정제되었으며, 1.5kb CrtⅠ 유전자로 프로브되었다. TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7로 접종된 식물에서 포지티브한 결과가 얻어졌다.Viral expressed CrtI gene was sprayed throughout the plant by Northern blotting (Alwine et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5350-5354 (1977)). Viral RNA was purified from the uninoculated upper leaves and probed with the 1.5 kb CrtI gene. Positive results were obtained in plants inoculated with TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7.

TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7 감염된 식물의 잎 조직은 β-카로틴 수준에 대해 시험하였다. 접종되지 않은 대조군 식물을 노르플루라존으로 처리하면, β-카로틴 수준이 매우 감소되었다(야생형 수준의 7.8%). 그러나, 바이러스 구조물 TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7로 이미 접종된 식물이 노르플루라존으로 처리되는 경우, β-카로틴 수준은 부분적으로 회복되었다(야생형 수준의 28.3%). 이는 노르플루라존으로 처리되지 않은 TTOSA1 CTP CrtⅠ 491 #7 샘플내 β-카로틴 수준(야생형의 평균 38.3%)과 유사하며, 이는 제초제 노르플루라존이 이미 형질감염된 식물내 β-카로틴 수준에 거의 영향을 미치지 않는다는 것을 보여준다. 전체적으로 감염된 조직내 세균 파이토엔 불포화화 효소의 발현은 제초제 노르플루라존에 대한 내성을 부여한다.Leaf tissues of TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7 infected plants were tested for β-carotene levels. Treatment of non-inoculated control plants with norflurazone resulted in a significant decrease in β-carotene levels (7.7% of wild type levels). However, when plants already inoculated with the viral construct TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7 were treated with norflurazon, β-carotene levels partially recovered (28.3% of wild type levels). This is similar to β-carotene levels (average 38.3% of wild type) in TTOSA1 CTP CrtI 491 # 7 samples that were not treated with norflurazone, which had little effect on β-carotene levels in plants that had already been transfected with herbicide noflurazone Show that you are not crazy. Expression of bacterial phytoene desaturating enzymes in infected tissue as a whole confers resistance to herbicide norflurazone.

실시예 5Example 5

식물내 5-에놀피루빌시키메이트-3-포스페이트 신타아제(EPSPS) 유전자의 발현은 라운둡(Roundup)제초제에 대한 내성을 부여한다.Expression of the 5-enolpyrubilicimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene in plants is roundup Confers resistance to herbicides.

식물내 5-에놀피루빌시키메이트-3-포스페이트 신타아제(EPSPS) 유전자의 재조합 바이러스 벡터를 통한 전체발현은 라운둡제초제에 대한 내성을 부여한다. 또한, della-Cioppa외 다수의 "Genetic Engineering of herbicide resistance in plants", Frontiers of Chemistry: Biotechnology, Chemical Abstract Service, ACS, Columbus, OH, pp. 665-70(1989)를 참조한다. 상기 실험의 목적은 완전히 성장한 식물내 재조합 바이러스 벡터를 통해 EPSPS 유전자를 전체적으로 발현하는 방법을 제공하는 것이다. 식물조직(뿌리, 줄기 및 잎)에서 효소 EPSPS를 과잉생산하는 형질감염 식물은 라운둡제초제에 대해 내성을 가진다. 본 발명은 RNA 바이러스 벡터를 통해 식물내 플라스미드-표적 EPSPS를 제조하는 방법을 제공한다. 니코티아나 타바쿰으로부터의 전체-길이의 EPSPS 유전자를 코딩하는 이중 서브게놈 프로모터 벡터(Class Ⅰ EPSPS)는 플라스미드 pBS736에 나타나 있다. 니코티아나 타바쿰 Class Ⅰ EPSPS의 전체적 발현은 전체 식물 및 조직 배양액내 라운둡제초제에 대해 내성을 부여한다. 도 8은 플라스미드 pBS736을 도시한다.Whole expression of recombinant 5-enolpyrubilizedmate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene in plants through recombinant viral vectors Confers resistance to herbicides. In addition, della-Cioppa et al., "Genetic Engineering of herbicide resistance in plants", Frontiers of Chemistry: Biotechnology, Chemical Abstract Service, ACS, Columbus, OH, pp. See 665-70 (1989). The purpose of the experiment is to provide a method for expressing the EPSPS gene as a whole through a recombinant viral vector in a fully grown plant. Transfection plants that overproduce the enzyme EPSPS in plant tissues (roots, stems and leaves) It is resistant to herbicides. The present invention provides a method for preparing plasmid-targeted EPSPS in plants via RNA viral vectors. A double subgenomic promoter vector (Class I EPSPS) encoding the full-length EPSPS gene from Nicotiana Tabacum is shown in plasmid pBS736. The overall expression of Nicotiana Tabacum Class I EPSPS was found in Raundoop in whole plant and tissue cultures. Tolerates herbicides. 8 depicts plasmid pBS736.

실시예 6Example 6

식물내 5-에놀피루빌시키메이트-3-포스페이트 신타아제(EPSPS) 유전자의 세포질 억제는 방향족 아미노산 생합성을 차단한다.Cytoplasmic inhibition of the 5-enolpyrubilicimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene in plants blocks aromatic amino acid biosynthesis.

식물내 5-에놀피루빌시키메이트-3-포스페이트 신타아제(EPSPS) 유전자의 세포질 억제는 방향족 아미노산 생합성을 차단하며, 라운둡제초제와 유사한 전체적으로 표백 표현형을 일으킨다. 또한, della-Cioppa외 다수의 "Genetic Engineering of herbicide resistance in plants", Frontiers of Chemistry: Biotechnology, Chemical Abstract Service, ACS, Columbus, OH, pp. 665-70(1989)를 참조한다. 니코티아나 타바쿰으로부터의 안티센스 EPSPS 유전자의 1097염기쌍을 코딩하는 이중 서브게놈 프로모터 벡터(Class Ⅰ EPSPS)는 플라스미드 pBS712에 나타나 있다. 도 9는 플라스미드 pBS712를 도시한다. 안티센스 방향에서 니코티아나 타바쿰 Class Ⅰ EPSPS 유전자의 전체발현은 라운둡제초제와 유사한 전체적으로 표백 표현형을 일으킨다.Cytoplasmic inhibition of the 5-enolpyrubilicimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene in plants blocks aromatic amino acid biosynthesis and It produces an overall bleaching phenotype similar to herbicides. In addition, della-Cioppa et al., "Genetic Engineering of herbicide resistance in plants", Frontiers of Chemistry: Biotechnology, Chemical Abstract Service, ACS, Columbus, OH, pp. See 665-70 (1989). A double subgenomic promoter vector (Class I EPSPS) encoding a 1097 base pair of antisense EPSPS gene from Nicotiana Tabacum is shown in plasmid pBS712. 9 depicts plasmid pBS712. Full expression of Nicotiana Tabacum Class I EPSPS gene in antisense direction It produces an overall bleaching phenotype similar to herbicides.

실시예 7Example 7

예시적인 보충분석Exemplary Supplementary Analysis

유전자도입 식물 또는 자생 식물 돌연변이주는 EPSP 신타아제를 생성하는 유전자와 같은 비-기능성 유전자를 가진다. EPSP 신타아제 유전자가 부족하거나 또는 결손된 식물은 첨가된 방향족 아미노산의 존재하에서만 성장할 수 있었다. 기능성 EPSP 신타아제 유전자 또는 같은 것을 코딩하는 cDNA 서열을 포함하는 바이러스 벡터로 식물을 형질감염시키면 식물이 기능성 EPSP 신타아제 유전자 생성물을 생성하게 된다. 상기 형질감염된 식물은 그후 그의 환경에 첨가되는 방향족 아미노산 없이 정상적으로 성장할 수 있었다. 상기 형질감염 식물에서, 식물내 EPSP 신타아제 돌연변이는 네이티브 또는 외부 EPSP 신타아제 cDNA 서열을 포함하는 바이러스 핵산서열에 의해 트랜스로 보충되었다.The transgenic or native plant mutant has a non-functional gene such as a gene that produces EPSP synthase. Plants lacking or missing the EPSP synthase gene could only grow in the presence of added aromatic amino acids. Transfection of a plant with a viral vector comprising a functional EPSP synthase gene or a cDNA sequence encoding the same causes the plant to produce a functional EPSP synthase gene product. The transfected plant could then grow normally without aromatic amino acids added to its environment. In the transfected plants, intraplant EPSP synthase mutations were supplemented with trans by viral nucleic acid sequences comprising native or external EPSP synthase cDNA sequences.

실시예 8Example 8

형질감염 식물내 메틸로트로픽 효모 ZZA1 유전자의 발현으로 인해 알콜 옥시다아제가 코딩된다는 것을 확인한다.Expression of the methyltropic yeast ZZA1 gene in transfected plants confirms that the alcohol oxidase is encoded.

메탄올 이용화에 포함되는 제1 효소인 알콜 옥시다아제 ZZA1을 코딩하는 게놈 클론은 Kumagai외 다수의 Bio/Technology 11:606-610(1993)에 기술된 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) 균주로부터 분리하였다. 서열분석은 유전자가 약 72-kDa의 폴리펩티드를 코딩한다는 것을 보여준다(도 10). 피키아 파스토리스 AOX1 및 AOX2 알콜 옥시다아제에 대한 아미노산 서열비교는 그들이 각각 서로에 대해 97.4% 및 96.4%의 유사성을 나타낸다는 것을 보여준다. ZZA1을 포함하는 게놈 클론으로부터 알콜 옥시다아제에 대한 오픈 리딩 프레임(ORF)은 TTO1A, 잡종 담배 모자이크 바이러스(TMV) 및 토마토 모자이크 바이러스(ToMV) 벡터내 토바모바이러스 서브게놈 프로모터의 조절하에 두었다. TTO1APE ZZA1로부터의 감염성 RNA(도 11)는 SP6 DNA-의존성 RNA 중합효소를 사용한 시험관내 전사에 의해 제조되고, 엔. 벤타미아나를 기계적으로 접종하는데 사용되었다. 72-kDa 단백질은 전체적으로 감염된 조직내에 축적되고, 스탠다드로서 피키아 파스토리스 알콜 옥시다아제를 사용한 면역블롯팅에 의해 분석되었다. 검출할 수 있는 교차-반응 단백질은 비감염된 엔.벤타미아나 대조군 식물 추출물에서 발견될 수 없었다.Genomic clones encoding alcohol oxidase ZZA1, the first enzyme involved in methanol solubilization, were isolated from the Pichia pastoris strain described in Kumagai et al. Bio / Technology 11: 606-610 (1993). Sequencing shows that the gene encodes about 72-kDa polypeptide (FIG. 10). Amino acid sequence comparisons for Pichia pastoris AOX1 and AOX2 alcohol oxidases show that they exhibit 97.4% and 96.4% similarity with each other, respectively. An open reading frame (ORF) for alcohol oxidase from genomic clones comprising ZZA1 was placed under the control of the Tobamovirus subgenomic promoter in TTO1A, hybrid tobacco mosaic virus (TMV) and tomato mosaic virus (ToMV) vectors. Infectious RNA from TTO1APE ZZA1 (FIG. 11) is prepared by in vitro transcription using SP6 DNA-dependent RNA polymerase and N. a. It was used to mechanically inoculate Ventamiana. 72-kDa protein was accumulated in infected tissue as a whole and analyzed by immunoblotting using Pichia pastoris alcohol oxidase as standard. No detectable cross-reactive protein could be found in uninfected N. ventmia or control plant extracts.

알콜 옥시다아제 유전자의 분리Isolation of Alcohol Oxidase Genes

PstⅠ 및 XhoⅠ에 의해 분해된 효모 피키아 파스토리스 게놈 DNA 300ng은 AOXⅠ 프로모터의 누클레오티드 서열에 대응하는 25-mer 올리고누클레오티드(5'-TTG CAC TCT GTT GGC TCA TGA CGA T-3')(서열번호: 18) 및 AOXⅠ 종결자로부터 유도된 누클레오티드 서열에 대응하는 26-mer 올리고누클레오티드(5'-CAA GCT TGC ACA AAC GAA CGT CTC AC-3')를 사용한 PCR에 의해 증폭되었다. 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus) DNA 중합효소(2.5U; 페르킨-엘머 세투스)를 사용한 PCR 조건은 97℃에서 초기 2분 배양, 97℃에서 2주기(1분), 45℃(1분), 60℃(1분), 94℃에서 35주기(1분), 45℃(1분), 60℃(1분) 및 60℃에서 7분동안 최종 DNA 중합효소 확장으로 구성된다. ZZA1 유전자를 포함하는 3273개의 염기쌍 단편을 페놀/클로로포름으로 처리하고, 아세트산 암모늄/에탄올로 침전시켰다. SacⅠ에 의해 분해한후, 단편을 1% 저융점 아가로스 전기영동에 의해 정제하고, pBluescript KS-내 SacⅠ/EcoRⅤ 자리로 서브클론되었다. 알콜 옥시다아제 게놈 클론 KS-AO7'8'은 제한 맵핑 및 디데옥시누클레오티드 시퀀싱에 의해 특징화되었다.300 ng of yeast Pichia pastoris genomic DNA digested by PstI and XhoI was 25-mer oligonucleotide (5'-TTG CAC TCT GTT GGC TCA TGA CGA T-3 ') corresponding to the nucleotide sequence of the AOXI promoter (SEQ ID NO: 18) and 26-mer oligonucleotides corresponding to nucleotide sequences derived from AOXI terminators (5'-CAA GCT TGC ACA AAC GAA CGT CTC AC-3 '). PCR conditions using the Termus aquaticus DNA polymerase (2.5U; Perkin-Elmer Setus) were initially cultured at 97 ° C. for 2 minutes, 97 cycles for 2 cycles (1 minute), and 45 ° C. (1 ° C). Minutes), 35 cycles (1 min) at 60 ° C. (1 min), 35 cycles (1 min) at 94 ° C., final DNA polymerase extension for 7 min at 60 ° C. (1 min) and 60 ° C. 3273 base pair fragments containing the ZZA1 gene were treated with phenol / chloroform and precipitated with ammonium acetate / ethanol. After digestion by SacI, fragments were purified by 1% low melting agarose electrophoresis and subcloned into the SacI / EcoRV site in pBluescript KS-. Alcohol oxidase genomic clone KS-AO7'8 'was characterized by restriction mapping and dideoxynucleotide sequencing.

플라스미드 구조물.Plasmid constructs.

유일한 XhoⅠ, AvrⅡ 자리는 올리고누클레오티드: 5'-CAC TCG AGA GCA TGG CTA TTC CCG AAG AAT TTG ATA TTA TCG-3'(상류)(서열번호: 20) 및 5'-TCC CTA GGT TAG AAT CTA GCA AGA CCG GTC TTC TCG-3'(하류)(서열번호: 21)를 사용한 중합효소 연쇄반응(PCR) 돌연변이유발에 의해 피키아 파스토리스 클론 KS-AO7'8로 삽입되었다. 2.0-kb XhoⅠ, AvrⅡ ZZA1 PCR 단편은 pTTO1APE로 서브클론되어 플라스미드 TTO1APE ZZA1을 형성하였다.The only XhoI, AvrII sites are oligonucleotides: 5'-CAC TCG AGA GCA TGG CTA TTC CCG AAG AAT TTG ATA TTA TCG-3 '(SEQ ID NO: 20) and 5'-TCC CTA GGT TAG AAT CTA GCA AGA Insertion into Pichia pastoris clone KS-AO7'8 by polymerase chain reaction (PCR) mutagenesis using CCG GTC TTC TCG-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 21). The 2.0-kb XhoI, AvrII ZZA1 PCR fragment was subcloned into pTTO1APE to form plasmid TTO1APE ZZA1.

실시예 9Example 9

형질감염 식물내 벼 OS103 cDNA의 신속한 고-수준 발현으로 인해 글리코실화 벼 α-아밀라아제를 코딩한다는 것을 확인한다.Rapid high-level expression of rice OS103 cDNA in transfected plants confirms that it encodes glycosylated rice α-amylase.

cDNA 클론 pOS103으로부터의 벼 α-아밀라아제에 대한 오픈 리딩 프레임(ORF)(O'Neill외 다수, Mol. Gen. Genet. 221:235-244(1990))은 TTO1A(Kumagai외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:1679-1683(1995)), 잡종 담배 모자이크 바이러스(TMV) 및 토마토 모자이크 바이러스(ToMV) 벡터내 토바모바이러스 서브게놈 프로모터의 조절하에 두었다. TTO1A 103L로부터의 감염성 RNA(도 12)는 SP6 DNA-의존성 RNA 중합효소를 사용한 시험관내 전사에 의해 제조되었으며, 엔. 벤타미아나를 기계적으로 접종하는데 사용되었다. 잡종 바이러스는 투과전자현미경, 국소병반 감염성 분석 및 PCR 증폭에 의해 증명되는 바와 같이 비-접종된 상부 잎에 전체적으로 분무된다. 바이러스 증상은 전체적으로 잎의 변형 및 약한 백화에 의한 식물 생장정지를 포함한다. 46-kDa α-아밀라아제는 적어도 5% 전체 가용성 단백질의 수준으로 축적되며, 스탠다드로서 효모 발현된 α-아밀라아제를 사용하여 면역블롯팅에 의해 분석하였다. 검출할 수 있는 교차-반응 단백질은 비감염된 엔.벤타미아나 대조군 식물 추출물에서 발견될 수 없었다. 형질감염 식물에서 생성된 재조합 효소의 발현수준은 형질감염 담배에서 생성된 열안정성 세균성 α-아밀라아제의 양보다 적어도 10배 높았다. α-아밀라아제는 이온교환 크로마토그래피를 사용하여 정제되었으며, 그의 구조적 및 생물학적 특성을 분석하였다. 분비 단백질은 46kDa의 대략 상대적인 분자량을 가졌으며, 항-α-아밀라아제 항체와 교차반응하고, 시험관내 분석에서 전분 및 올리고말토스를 가수분해하였다.The open reading frame (ORF) for rice α-amylase from cDNA clone pOS103 (O'Neill et al., Mol. Gen. Genet. 221: 235-244 (1990)) was determined by TTO1A (Kumagai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 1679-1683 (1995)), hybrid tobacco mosaic virus (TMV) and tomato mosaic virus (ToMV) vectors under the control of the tobamovirus subgenomic promoter. Infectious RNA from TTO1A 103L (FIG. 12) was prepared by in vitro transcription using SP6 DNA-dependent RNA polymerase. It was used to mechanically inoculate Ventamiana. Hybrid viruses are sprayed entirely onto non-inoculated upper leaves as evidenced by transmission electron microscopy, local lesion infectivity analysis and PCR amplification. Viral symptoms include plant growth arrest due to leaf deterioration and mild whitening as a whole. 46-kDa α-amylase accumulates at a level of at least 5% total soluble protein and was analyzed by immunoblotting using yeast expressed α-amylase as standard. No detectable cross-reactive protein could be found in uninfected N. ventmia or control plant extracts. The expression level of recombinant enzymes produced in transfected plants was at least 10 times higher than the amount of thermostable bacterial α-amylase produced in transfected tobacco. α-amylase was purified using ion exchange chromatography and its structural and biological properties were analyzed. The secreted protein had an approximately relative molecular weight of 46 kDa, cross reacted with anti-α-amylase antibodies, and hydrolyzed starch and oligomaltose in in vitro assays.

형질감염된 엔. 벤타미아나로부터의 재조합 효소는 N-글리코시드 결합을 통해 아스파라긴 잔기에서 글리코실화되었다. 형질감염 엔. 벤타미아나 및 에스. 세레비지애(S. cerevisiae) 및 피. 패스토리스(P. pastoris)의 형질전환 균주로부터 이종발현된 α-아밀라아제를 엔도-H로 처리하고, 웨스턴 블롯/SDS-PAGE 분석에 의해 비교하였다. 에스. 세레비지애 및 피. 패스토리스에서 발현된 효소에 대한 동등량의 유동성 상승이 있었다. 유동성에 있어서의 변화정도는 효모발현된 효소가 하이퍼글리코실화되는 반면에, 형질감염 식물로부터의 재조합 단백질이 네이티브 벼 α-아밀라아제의 것과 유사하다는 것을 제시한다. 만노스-풍부 및 복합 올리고당 곁사슬이 성숙 벼 종자 α-아밀라아제에 공유결합된다는 것이 공지되어 있는 반면에(Mitsui외 다수, Plant Physiol, 82:880-884(1986)), 실제 탄수화물 조성물 및 재조합 식물 당단백질의 구조는 결정되어 있다.Transfected yen. Recombinant enzymes from Ventamiana were glycosylated at asparagine residues via N-glycoside linkages. Transfection n. Ventamiana and S. S. cerevisiae and blood. Heterologous α-amylase from transgenic strains of P. pastoris was treated with endo-H and compared by Western blot / SDS-PAGE analysis. s. Serenity and blood. There was an equivalent increase in fluidity for the enzyme expressed in the pastoris. The degree of change in fluidity suggests that while yeast expressed enzymes are hyperglycosylated, recombinant proteins from transfected plants are similar to those of native rice α-amylases. While it is known that mannose-rich and complex oligosaccharide side chains are covalently bound to mature rice seed α-amylase (Mitsui et al., Plant Physiol, 82: 880-884 (1986)), actual carbohydrate compositions and recombinant plant glycoproteins The structure of is determined.

MALDI-TOF 분석은 엔. 벤타미아나의 상대 분자량(Mr)이 46,064Da였다는 것을 보여주었다. MALDI-TOF에 의해 측정된 α-아밀라아제의 Mr은 아미노산 서열(PCGENE)로부터 유도된 Mr보다 918Da 컸다. 식물 발현된 효소의 분자량에 있어서의 변화(ΔMr)는 효모에서 생성된 α-아밀라아제의 ΔMr보다 작았다. 상기 결과는 식물내에서 발현된 외부 단백질과 효모내에서 분비된 외부 유전자사이의 글리코실화 형태가 다르다는 것을 제시한다.MALDI-TOF analysis is yen. It was shown that Ventamiana had a relative molecular weight (M r ) of 46,064 Da. M r of α-amylase measured by MALDI-TOF was 918 Da larger than M r derived from amino acid sequence (PCGENE). The change in molecular weight (ΔM r ) of the plant expressed enzyme was smaller than the ΔM r of α-amylase produced in yeast. The results suggest that glycosylation forms differ between foreign proteins expressed in plants and foreign genes secreted in yeast.

플라스미드 구조물.Plasmid constructs.

올리고누클레오티드: 5'-CTC TCG AGA TCA ATC ATC CAT CTC CGA AGT GTG TCT GC-3'(상류)(서열번호: 22) 및 5'-TCC CTA GGT CAG ATT TTC TCC CAG ATT GCG TAG C-3'(하류)(서열번호: 23)를 사용한 PCR 돌연변이유발에 의해 벼 α-아밀라아제 pOS103 cDNA로 유일한 XhoⅠ, AvrⅡ 자리를 삽입하였다. 1.4-kb XhoⅠ, AvrⅡ OS103 PCR 단편을 pTTO1A로 서브클론하여, 플라스미드 TTO1A 103L을 형성하였다.Oligonucleotides: 5'-CTC TCG AGA TCA ATC ATC CAT CTC CGA AGT GTG TCT GC-3 '(SEQ ID NO: 22) and 5'-TCC CTA GGT CAG ATT TTC TCC CAG ATT GCG TAG C-3' By PCR mutagenesis using (downstream) (SEQ ID NO: 23), only XhoI, AvrII sites were inserted into rice α-amylase pOS103 cDNA. The 1.4-kb XhoI, AvrII OS103 PCR fragment was subcloned with pTTO1A to form plasmid TTO1A 103L.

α-아밀라아제의 정제, 면역학적 검출 및 시험관내 분석.Purification, Immunological Detection and In Vitro Analysis of α-amylase.

접종하고 10일후, 전체 가용성 단백질을 상부의, 접종되지 않은 엔. 벤타미아나 잎조직 10g으로부터 분리하였다. 잎을 액체 질소로 동결시키고, pH 6.0의 5% 2-메르캅토에탄올/10mM Tris-bis 프로판 20㎖내에서 분쇄하였다. 현탁액을 원심분리하고, 재조합 α-아밀라아제를 포함하는 상층액을 POROS50HQ 이온교환컬럼(PerSeptive Biosystems)에 결합시켰다. α-아밀라아제를 pH 7.0의 50mM Tris-bis 프로판내 0.01M NaCl의 선형 구배로 용출하였다. 프랙션 16에서 용출된 α-아밀라아제, 프랙션 17에서 용출된 α-아밀라아제 및 그의 효소활성을 분석하였다(Sigma Kit #576-3). α-아밀라아제 항체에 대해 교차반응하는 물질을 함유하는 프랙션을 Centriprep-30(Amicon)으로 농축시키고, 완충액을 디아필트레이션(diafiltration)(50mM Tris-bis 프로판, pH 7.0)에 의해 교환하였다. 그후, 샘플을 POROS HQ/M 컬럼(Perceptive Biosystems)위에 부하하고, pH 7.0의 50mM Tris-bis 프로판내 0.0-1M NaCl의 선형구배로 용출하고, α-아밀라아제 활성에 대해 분석하였다. α-아밀라아제 항체에 대해 교차반응하는 물질을 함유하는 프랙션을 Centriprep-30으로 농축시키고, 완충액을 디아필트레이션(20mM 아세트산나트륨/HEPES/MES, pH 6.0)에 의해 교환하였다. 그후, 최종적으로 샘플을 POROS HS/M 컬럼(Perceptive Biosystems)위에 부하하고, pH 6.0의 20mM 아세트산나트륨/HEPES/MES내 0.0-1M NaCl의 선형구배로 용출하고, α-아밀라아제 활성에 대해 분석하였다. 전체 가용성 식물 단백질 농도는 스탠다드로서 소혈청 알부민을 사용하여 측정하였다. 0.1% SDS/10% 폴리아크릴아미드 겔상에서 단백질을 분석하고, 1시간동안 니트로셀룰로스 막으로 일렉트로블롯팅(electroblotting)함으로써 이동시켰다. 블롯된 막을 항-α-아밀라아제 항혈청의 2000배 희석액과 함께 1시간동안 배양하였다. 스탠다드 프로토콜을 사용하여, 항혈청은 에스. 세레비지애 발현된 벼 α-아밀라아제에 대해 토끼안에서 증가하였다. 향상된 화학발광 고추냉이 과산화효소-결합된, 염소 항-토끼 IgG 분석(Cappel Laboratories)은 제조사의 (Amersham) 명세서에 따라 실시하였다. 블롯된 막의 막 노출시간은 10초 이하였다. 추출된 잎 샘플내 전체 재조합 α-아밀라아제의 정량은 공지된 정량의 α-아밀라아제로부터 얻은 시그널에 대해 조추출물 화학발광 시그널을 비교함으로써 (블롯된 막의 1초 노출을 사용하여) 측정하였다. 블롯된 막은 단시간 및 장시간의 화학발광노출은 같은 정량결과를 제공했다.Ten days after inoculation, total soluble protein was added to the upper, uninoculated yen. It was isolated from 10 g of Ventmia or leaf tissue. The leaves were frozen with liquid nitrogen and triturated in 20 ml of 5% 2-mercaptoethanol / 10 mM Tris-bis propane at pH 6.0. Centrifuge the suspension and POROS the supernatant containing recombinant α-amylase. It was bound to 50HQ ion exchange columns (PerSeptive Biosystems). α-amylase was eluted with a linear gradient of 0.01 M NaCl in 50 mM Tris-bis propane at pH 7.0. Α-amylase eluted in fraction 16, α-amylase eluted in fraction 17 and its enzymatic activity were analyzed (Sigma Kit # 576-3). Fractions containing substances that cross-react with α-amylase antibodies are centrifrep-30 (Amicon) and the buffer was exchanged by diafiltration (50 mM Tris-bis propane, pH 7.0). The samples were then loaded onto POROS HQ / M columns (Perceptive Biosystems), eluted with a linear gradient of 0.0-1 M NaCl in 50 mM Tris-bis propane at pH 7.0 and analyzed for α-amylase activity. Fractions containing material cross-reacting with α-amylase antibodies were concentrated with Centriprep-30 and buffers exchanged by diafiltration (20 mM sodium acetate / HEPES / MES, pH 6.0). The samples were then finally loaded onto POROS HS / M columns (Perceptive Biosystems), eluted with a linear gradient of 0.0-1 M NaCl in 20 mM sodium acetate / HEPES / MES at pH 6.0 and analyzed for α-amylase activity. Total soluble plant protein concentration was measured using bovine serum albumin as standard. Proteins were analyzed on 0.1% SDS / 10% polyacrylamide gels and transferred by electroblotting to nitrocellulose membrane for 1 hour. The blotted membrane was incubated for 1 hour with a 2000-fold dilution of anti-α-amylase antiserum. Using the standard protocol, antiserum S. Increased in rabbits against cerevisiae expressed rice α-amylase. Improved chemiluminescent horseradish peroxidase-linked, goat anti-rabbit IgG assay (Cappel Laboratories) was performed according to the manufacturer's (Amersham) specification. The membrane exposure time of the blotted membrane was less than 10 seconds. Quantification of total recombinant α-amylase in the extracted leaf samples was measured (using 1 second exposure of the blotted membrane) by comparing crude extract chemiluminescent signals against signals from known quantities of α-amylase. Blotted membranes provided the same quantitative results for short and long chemiluminescence exposures.

재조합 α-아밀라아제의 후-해독 변형의 분석.Analysis of Post-Translational Modifications of Recombinant α-amylase.

재조합 단백질 약 5㎍을 1M 아세트산에 용해하고, 플라이트(flight)의 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 시간(MALDI-TOF) 분석하였다(Karas외 다수, Anal. Chem. 60:2299-2301(1988)). 엔도-B-N-아세틸글루코스아미니다아제 H(엔도 H)로 처리하는 동안, 재조합 α-아밀라아제 2㎍을 100℃에서 10분동안 0.5% SDS/1% β-메르캅토에탄올내에서 변성시켰다. 엔도 H의 500U를 첨가한후(New England Biolabs), 샘플을 37℃에서 4시간동안 50mM 시트르산 나트륨내에서 배양하고(pH 5.5 @ 25℃), 그후 항-α-아밀라아제 항혈청을 사용한 웨스턴 블롯 분석하였다.About 5 μg of recombinant protein was dissolved in 1M acetic acid and analyzed for flight matrix-assisted laser desorption / ionization time (MALDI-TOF) (Karas et al., Anal. Chem. 60: 2299-2301 (1988)). . During treatment with endo-B-N-acetylglucose aminase H (endo H), 2 μg of recombinant α-amylase was denatured in 0.5% SDS / 1% β-mercaptoethanol at 100 ° C. for 10 minutes. After addition of 500 U of Endo H (New England Biolabs), the samples were incubated in 50 mM sodium citrate (pH 5.5 @ 25 ° C) for 4 hours at 37 ° C, followed by Western blot analysis using anti-α-amylase antiserum. .

실시예 10Example 10

형질감염된 식물내 중국오이 cDNA 클론 pQ21D의 발현으로 인해 α-트리코산틴을 코딩한다는 것을 확인한다.Expression of the cucumber cucumber cDNA clone pQ21D in the transfected plants is confirmed to encode α-tricosanthin.

본 발명자들은 형질감염 식물내에서 α-트리코산틴의 발현을 진행시키는 식물 바이러스 벡터를 개발하였다. 게놈 클론 SEO로부터 α-트리코산틴에 대한 오픈 리딩 프레임(ORF)를 TMV 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 두었다. TTU51A QSEO #3으로부터의 감염성 RNA(도 13)는 SP6 DNA-의존성 RNA 중합효소를 사용한 시험관내 전사에 의해 제조하고, 엔. 벤타미아나를 기계적으로 접종하는데 사용하였다. 잡종 바이러스는 국소병반 감염성 분석 및 PCR 증폭에 의해 증명되는 바와 같이 모든 비-접종된 상부 잎에 전체적으로 분무된다. 바이러스 증상은 마일드 백화에 의한 식물 생장정지 및 조직잎의 변형을 포함한다. 27-kDa α-트리코산틴은 상부 잎에 축적되고(접종하고 14일후), 항-트리코산틴 항체와 교차반응되었다.The inventors have developed plant viral vectors that advance the expression of α-tricosanthin in transfected plants. An open reading frame (ORF) for α-tricosanthin from genomic clone SEO was placed under the control of the TMV coat protein subgenomic promoter. Infectious RNA from TTU51A QSEO # 3 (FIG. 13) was prepared by in vitro transcription using SP6 DNA-dependent RNA polymerase. Ventamiana was used to mechanically inoculate. Hybrid viruses are sprayed globally on all non-inoculated upper leaves as evidenced by local lesion infectivity analysis and PCR amplification. Viral symptoms include plant arrest and modification of tissue leaves by mild bleaching. 27-kDa α-tricosanthin accumulated in the upper leaves (14 days after inoculation) and cross reacted with the anti-tricosanthin antibody.

플라스미드 구조물.Plasmid constructs.

α-트리코산틴 코딩서열을 포함하는 0.88-kb XhoⅠ, AvrⅡ 단편은 올리고누클레오티드 QMIX: 5'-GCC TCG AGT GCA GCA TGA TCA GAT TCT TAG TCC TCT CTT TGC-3'(상류)(서열번호: 24) 및 Q1266A 5'-TCC CTA GGC TAA ATA GCA TAA CTT CCA CAT CA AAGC-3'(하류)(서열번호: 25)를 사용한 PCR 돌연변이유발에 의해 트리코산테스 키릴로비 맥시모비츠(Trichosanthes kirilowii Mazimowicz)로부터 분리된 게놈 DNA로부터 증폭되었다. α-트리코산틴 오픈 리딩 프레임은 디데옥시 시퀀싱에 의해 확인되었으며, TTU51A로 서브클로닝함으로써 TMV-U1 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 두어 플라스미드 TTU51A QSEO #3을 형성하였다.0.88-kb XhoI, AvrII fragments comprising α-tricosanthin coding sequence are oligonucleotide QMIX: 5'-GCC TCG AGT GCA GCA TGA TCA GAT TCT TAG TCC TCT CTT TGC-3 '(SEQ ID NO: 24) And PCR mutagenesis using Q1266A 5'-TCC CTA GGC TAA ATA GCA TAA CTT CCA CAT CA AAGC-3 '(SEQ ID NO: 25) from Trichosanthes kirilowii Mazimowicz. Amplified from isolated genomic DNA. The α-tricosanthin open reading frame was confirmed by dideoxy sequencing and was placed under the control of the TMV-U1 coat protein subgenomic promoter by subcloning into TTU51A to form plasmid TTU51A QSEO # 3.

형질감염된 식물의 시험관내 전사, 접종 및 분석.In vitro transcription, inoculation and analysis of transfected plants.

엔. 벤타미아나 식물을 상기와 같이 Kpn Ⅰ-분해된 TTU51A QSEO #3의 시험관내 전사물로 접종하였다(Dawson외 다수, supra). TTU51A QSEO #3 전사물로 감염된 엔. 벤타미아나 잎들로부터 비리온을 분리하였다.yen. Ventamiana plants were inoculated with in vitro transcripts of Kpn I-digested TTU51A QSEO # 3 as described above (Dawson et al., Supra). N. Infected with TTU51A QSEO # 3 transcript. The virion was isolated from the Ventamiana leaves.

α-트리코산틴의 정제, 면역 검출 및 시험관내 분석.Purification, Immune Detection, and In Vitro Analysis of α-tricosanthin.

접종하고 2주후, 상부의 접종되지 않은 엔. 벤타미아나 잎조직으로부터 전체 가용성 단백질을 분리하고, α-트리코산틴 항체에 대한 교차-반응성으로부터 분석하였다. 전체적으로 감염된 조직으로부터의 단백질을 0.1% SDS/12.5% 폴리아크릴아미드 겔상에서 분석하고, 니트로셀룰로스 막으로 1시간동안 일렉트로블롯팅함으로써 이동시켰다. 블롯된 막을 염소 항-α-트리코산틴 항혈청의 2000배 희석액과 함께 1시간동안 배양하였다. 향상된 화학발광 고추냉이 과산화효소-결합된 토끼 항-염소 IgG 분석(Cappel Laboratories)은 제조사의 (Amersham) 명세서에 따라 실시하였다. 블롯된 막의 막 노출시간은 10초 이하였다. 블롯된 막의 단시간 및 장시간의 화학발광노출은 같은 정량결과를 제공했다.Two weeks after the inoculation, the upper unvaccinated yen. Total soluble protein was isolated from the Ventamiana leaf tissue and analyzed from cross-reactivity to α-tricosanthin antibody. Proteins from totally infected tissues were analyzed on a 0.1% SDS / 12.5% polyacrylamide gel and transferred by electroblotting for 1 hour with nitrocellulose membrane. The blotted membranes were incubated with 2000-fold dilutions of goat anti-α-tricosanthin antiserum for 1 hour. Improved chemiluminescent wasabi peroxidase-bound rabbit anti-goat IgG assay (Cappel Laboratories) was performed according to the manufacturer's (Amersham) specification. The membrane exposure time of the blotted membrane was less than 10 seconds. Short and long chemiluminescence exposure of the blotted membrane gave the same quantitative results.

실시예 11Example 11

형질감염된 식물내 사람 β-글로불린 cDNA 클론의 발현으로 인해 헤모글로빈을 코딩한다는 것을 확인한다.Expression of human β-globulin cDNA clones in transfected plants is confirmed to encode hemoglobin.

헤모글로빈 발현벡터(RED1)는 여러 서브클로닝 단계에서 형성되었다. 유일한 SphⅠ 자리를 사람 β-글로불린을 위한 개시코돈내에 삽입하고, 올리고누클레오티드 5'-CAC TCG AGA GCA TGC TGC ACC TGA CTC CTG AGG AGA AG-3'(상류)(서열번호: 26) 및 5'-CGT CTA GAT TAG TGA TAC TTG TGG GCC AGC GCA TTA GC-3'(하류)(서열번호: 27)를 사용한 PCR 돌연변이유발에 의해 XbaⅠ 자리를 정지코돈의 하류에 두었다. 452bp SphⅠ-XbaⅠ 헤모글로빈 단편을 변형된 토바모바이러스 벡터의 SphⅠ-AvrⅡ 자리로 서브클론하였다. 상기 구조물은 바이러스 서브게놈 프로모터를 포함하는 담배 마일드 녹색 모자이크 바이러스(TMGMV; U5 균주)로부터의 1020bp 단편, 코트 단백질 유전자, 및 TMGMV 프라이머 5'-GGC TGT GAA ACT CGA AAA GGT TCC GG-3'(상류)(서열번호: 28) 및 5'-CGG GGT ACC TGG GCC GCT ACC GGC GGT TAG GGG AGG-3'(하류)(서열번호: 29)를 사용한 PCR에 의해 분리된 3'-말단으로 구성된다. 상기 벡터에서, 인공 40개의 염기쌍 5' 비해독 코트 단백질 리더는 벼 α-아밀라아제 시그널 펩티드 및 사람 β-글로불린을 코딩하는 잡종 cDNA에 융합되었다.Hemoglobin expression vector (RED1) was formed in several subcloning steps. Insert the only SphI site into the initiation codon for human β-globulin and oligonucleotide 5'-CAC TCG AGA GCA TGC TGC ACC TGA CTC CTG AGG AGA AG-3 '(upstream) (SEQ ID NO: 26) and 5'- The XbaI site was placed downstream of the stop codon by PCR mutagenesis using CGT CTA GAT TAG TGA TAC TTG TGG GCC AGC GCA TTA GC-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 27). The 452 bp SphI-XbaI hemoglobin fragment was subcloned into the SphI-AvrII site of the modified tobamovirus vector. The construct is a 1020 bp fragment from the tobacco mild green mosaic virus (TMGMV; U5 strain), including the viral subgenomic promoter, coat protein gene, and TMGMV primer 5'-GGC TGT GAA ACT CGA AAA GGT TCC GG-3 '(upstream) ) (SEQ ID NO: 28) and 5'-CGG GGT ACC TGG GCC GCT ACC GGC GGT TAG GGG AGG-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 29). In this vector, an artificial 40 base pair 5 ′ non-dock coat protein leader was fused to a hybrid cDNA encoding rice α-amylase signal peptide and human β-globulin.

벼 α-아밀라아제 시그널 펩티드 및 사람 헤모글로빈의 β-사슬을 코딩하는 잡종 서열은 담배 모자이크 바이러스(TMV-U1) 코트 단백질 서브게놈 프로모터의 조절하에 두었다. 감염성 RNA는 시험관내에서 제조되었으며, 엔. 벤타미아나에 직접 가했다. 접종한후 1주 내지 2주후 형질감염된 식물에는 재조합 헤모글로빈이 축적되었다. 16-KDa β-글로빈은 전체적으로 감염된 잎내에 축적되었으며, 스탠다드로서 사람 헤모글로빈을 사용한 면역블롯팅에 의해 분석되었다. 재조합 헤모글로빈은 토끼 항-사람 헤모글로빈 항체를 사용하여 형질감염 식물내에서 검출되었다. 감염되지 않은 엔. 벤타미아나 대조군 식물에서는 교차반응하는 단백질을 검출할 수 없었다. 형질감염 식물로부터의 β-글로빈은 실제 사람 스탠다드와 동시에 이동하며, 호모이량체를 형성하는 것으로 나타났다. 상기 결과는 벼 α-아밀라아제 시그널 펩티드가 제거되고, 형질감염 식물내에서 기능성 헤모글로빈을 신속하게 분비할 수 있다는 것을 제시한다.Hybrid sequences encoding the β-chain of rice α-amylase signal peptide and human hemoglobin were placed under the control of the tobacco mosaic virus (TMV-U1) coat protein subgenomic promoter. Infectious RNA was prepared in vitro, N. It was applied directly to Ventamiana. One to two weeks after inoculation, the transfected plants accumulate recombinant hemoglobin. 16-KDa β-globin accumulated throughout infected leaves and analyzed by immunoblotting using human hemoglobin as standard. Recombinant hemoglobin was detected in transfected plants using rabbit anti-human hemoglobin antibody. Uninfected yen. No cross-reacting proteins could be detected in the Ventmia or control plants. Β-globin from the transfected plants moved simultaneously with the real human standard and was shown to form homodimers. The results suggest that the rice α-amylase signal peptide is eliminated and can rapidly secrete functional hemoglobin in transfected plants.

실시예 12Example 12

에이. 탈리아나(A. thaliana)내 이종 유전자의 발현을 위한 토바모바이러스 벡터의 구성.a. Construction of Tobamovirus Vectors for Expression of Heterologous Genes in A. thaliana.

RMV로 감염된 순무로부터의 조직의 조 수성 추출물로서 제조된 비리온은 엔. 벤타미아나, 엔. 타바쿰, 에이. 탈리아나 및 평지씨(카놀라)를 접종하는데 사용되었다. 형질감염하고 2 내지 3주후, 전체적으로 감염된 식물은 스탠다드로서 정제된 RMV를 사용한 면역블롯팅에 의해 분석하였다. 전체 가용성 식물 단백질 농도는 스탠다드로서 송아지 혈청 알부민을 사용하여 측정하였다. 단백질은 0.1% SDS/12.5% 폴리아크릴아미드 겔위에서 분석되었으며, 일렉트로블롯팅에 의해 1시간동안 니트로셀룰로스 막으로 이동되었다. 블롯된 막은 항-립그래스(ribgrass) 모자이크 바이러스 코트 항혈청의 2000배 희석액과 함께 1시간동안 배양되었다. 스탠다드 프로토콜을 사용하여, 항혈청은 정제된 RMV 코트단백질에 대해 토끼에서 증가하였다. 향상된 화학발광 고추냉이 과산화효소-결합된 염소 항-토끼 IgG 분석(Cappel Laboratories)은 제조사(Amersham)의 명세서에 따라 실시하였다. 블롯된 막의 막 노출시간은 10초 이하였다. 감염되지않은 엔. 벤타미아나 대조군 식물 추출물내에서는 교차-반응하는 단백질을 검출할 수 없었다. 18kDa 단백질은 전체적으로 감염된 엔. 벤타미아나, 엔. 타바쿰, 에이. 탈리아나 및 평지씨(카놀라)로부터의 항-RMV 코트 항체와 교차반응하였다. 상기 결과는 RMV가 엔. 벤타미아나, 엔. 타바쿰, 에이. 탈리아나 및 평지씨(카놀라)를 전체적으로 감염시킬 수 있다는 것을 입증해준다.Virions prepared as crude extracts of tissues from turnips infected with RMV. Ventamiana, Yen. Tabacum, A. It was used to inoculate tagliana and rapeseed (canola). Two to three weeks after transfection, the whole infected plants were analyzed by immunoblotting using purified RMV as standard. Total soluble plant protein concentration was measured using calf serum albumin as standard. Protein was analyzed on 0.1% SDS / 12.5% polyacrylamide gel and transferred to nitrocellulose membrane for 1 hour by electroblotting. The blotted membranes were incubated for 1 hour with a 2000-fold dilution of anti-ribgrass mosaic virus coat antiserum. Using the standard protocol, antiserum was increased in rabbits against purified RMV coat protein. Improved chemiluminescent wasabi peroxidase-bound goat anti-rabbit IgG assay (Cappel Laboratories) was performed according to the manufacturer's specification. The membrane exposure time of the blotted membrane was less than 10 seconds. Uninfected yen. No cross-reacting protein could be detected in the Ventmia or control plant extracts. 18kDa protein is entirely infected. Ventamiana, Yen. Tabacum, A. Cross-reacted with anti-RMV coat antibodies from Tagliana and Rapeseed (Canola). The result is RMV yen. Ventamiana, Yen. Tabacum, A. Demonstrates total infection of tagliana and rapeseed (canola).

플라스미드 구조물.Plasmid constructs.

립그래스 모자이크 바이러스(RMV)는 아브라나과 식물을 감염시키는 토바모바이러스군의 일원이다. 30K 서브게놈 프로모터, 30K ORF, 코트 서브게놈 프로모터, 코트 ORF 및 3'-말단을 포함하는 일부 RMV cDNA는 올리고누클레오티드 TVCV 183× 5'-TAC TCG AGG TTC ATA AGA CCG CGG TAG GCG G-3'(상류)(서열번호: 30) 및 TVCV KpnⅠ 5'-CGG GGT ACC TGG GCC CCT ACC CGG GGT TTA GGG AGG-3'(하류)(서열번호: 31)를 사용하여 RT-PCR에 의해 분리되었으며, KS+의 EcoRⅤ 자리로 서브클론되어 플라스미드 KS+ TVCV #23(도 14)를 형성하였다. RMV cDNA는 제한 맵핑 및 디데옥시 누클레오티드 시퀀싱에 의해 특징화되었다. 일부 누클레오티드 서열은 하기와 같다:Lipgrass Mosaic Virus (RMV) is a member of the Tobamovirus family that infects Abranaaceae plants. Some RMV cDNAs, including the 30K subgenomic promoter, 30K ORF, the cote subgenomic promoter, the coat ORF and the 3'-terminus, are oligonucleotide TVCV 183 × 5'-TAC TCG AGG TTC ATA AGA CCG CGG TAG GCG G-3 '( Upstream) (SEQ ID NO: 30) and TVCV KpnI 5'-CGG GGT ACC TGG GCC CCT ACC CGG GGT TTA GGG AGG-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 31) and were separated by KS + Subcloned into the EcoRV site of to form plasmid KS + TVCV # 23 (FIG. 14). RMV cDNA was characterized by restriction mapping and dideoxy nucleotide sequencing. Some nucleotide sequences are as follows:

일부 RMV cDNA로부터의 1543개의 염기쌍은 평지씨 모자이크 바이러스(ORMV)와 비교하였다(PCGENE). 누클레오티드 서열 동일성은 97.8%이었다. RMV 30K 및 코트 ORF는 ORMV와 비교하였으며, 아미노산 동일성은 각각 98.11%(30K) 및 98.73%(코트)이었다. 5'-말단 및 복제효소의 일부를 포함하는 일부 RMV cDNA는 올리고누클레오티드 RGMV1 5'-GAT GGC GCC TTA ATA CGA CTC ACT ATA GTT TTA TTT TTG TTG CAA CAA CAA CAA C-3'(상류)(서열번호: 33) 및 PGR 132 5'-CTT GTG CCC TTC ATG ACG AGC TAT ATC ACG-3'(하류)(서열번호: 34)를 사용하여 RMV RNA로부터 RT-PCR에 의해 분리하였다. RMV cDNA는 디데옥시 누클레오티드 시퀀싱에 의해 특징화되었다. T7 RNA 중합효소 프로모터 및 RMV cDNA의 일부를 포함하는 일부 누클레오티드 서열은 하기와 같다:1543 base pairs from some RMV cDNAs were compared to Rapese mosaic virus (ORMV) (PCGENE). Nucleotide sequence identity was 97.8%. RMV 30K and coat ORF were compared to ORMV and amino acid identity was 98.11% (30K) and 98.73% (coat), respectively. Some RMV cDNAs, including the 5'-terminus and part of a transcriptase, are oligonucleotides RGMV1 5'-GAT GGC GCC TTA ATA CGA CTC ACT ATA GTT TTA TTT TTG TTG CAA CAA CAA CAA C-3 '(upstream) (SEQ ID NO: : 33) and PGR 132 5′-CTT GTG CCC TTC ATG ACG AGC TAT ATC ACG-3 ′ (SEQ ID NO: 34) using RT-PCR from RMV RNA. RMV cDNA was characterized by dideoxy nucleotide sequencing. Some nucleotide sequences, including the T7 RNA polymerase promoter and a portion of the RMV cDNA, are as follows:

대문자는 RMV cDNA의 누클레오티드 서열이다. 소문자는 T7 RNA 중합효소 프로모터의 누클레오티드 서열이다. 5' 및 3' 올리고누클레오티드의 누클레오티드 서열에는 밑줄이 그어져 있다.The uppercase letter is the nucleotide sequence of RMV cDNA. Lowercase letters are the nucleotide sequence of the T7 RNA polymerase promoter. The nucleotide sequences of the 5 'and 3' oligonucleotides are underlined.

전체길이의 감염성 RMV cDNA 클론은 올리고뉴크레오티드 RGMV1 5'-GAT GGC GCC TTA ATA CGA CTC ACT ATA GTT TTA TTT TTG TTG CAA CAA CAA CAA C-3'(상류)(서열번호: 36) 및 RG1 APE 5'-ATC GTT TAA ACT GGG CCC CTA CCC GGG GTT AGG GAG G-3'(하류)(서열번호: 37)를 사용하여 RMV RNA로부터 RT-PCR에 의해 얻었다. RMV cDNA는 디데옥시 누클레오티드 시퀀싱에 의해 특징화되었다. T7 RNA 중합효소 프로모터와 RMV cDNA의 일부를 포함하는 일부 누클레오티드 서열은 하기와 같다:Full-length infectious RMV cDNA clones were oligonucleotides RGMV1 5'-GAT GGC GCC TTA ATA CGA CTC ACT ATA GTT TTA TTT TTG TTG CAA CAA CAA CAA C-3 '(SEQ ID NO: 36) and RG1 APE Obtained by RT-PCR from RMV RNA using 5′-ATC GTT TAA ACT GGG CCC CTA CCC GGG GTT AGG GAG G-3 ′ (SEQ ID NO: 37). RMV cDNA was characterized by dideoxy nucleotide sequencing. Some nucleotide sequences, including the T7 RNA polymerase promoter and a portion of the RMV cDNA, are as follows:

대문자는 RMV cDNA의 누클레오티드 서열이다. 5' 및 3' 올리고누클레오티드의 누클레오티드 서열에는 밑줄이 그어져 있다. 전체길이의 감염성 RMV cDNA 클론은 올리고뉴클레오티드 RGMV1 5'-gat ggc gcc tta ata cga ctc act ata gtt tta ttt ttg ttg caa caa caa caa c-3'(상류)(서열번호: 39) 및 RG1 APE 5'-ATC GTT TAA ACT GGG CCC CTA CCC GGG GTT AGG GAG G-3'(하류)(서열번호: 40)를 사용하여 RMV RNA로부터 RT-PCR에 의해 얻었다.The uppercase letter is the nucleotide sequence of RMV cDNA. The nucleotide sequences of the 5 'and 3' oligonucleotides are underlined. Full-length infectious RMV cDNA clones are oligonucleotides RGMV1 5'-gat ggc gcc tta ata cga ctc act ata gtt tta ttt ttg ttg caa caa caa caa c-3 '(SEQ ID NO: 39) and RG1 APE 5' -ATC GTT TAA ACT GGG CCC CTA CCC GGG GTT AGG GAG G-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 40) was obtained by RT-PCR from RMV RNA.

실시예 13Example 13

이중 서브게놈 프로모터 벡터내 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리 구조물.Arabidopsis thaliana cDNA library construct in a double subgenomic promoter vector.

아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리는 Arabidopsis Biological Resource Center(ABRC)에서 얻었다. ABRC로부터의 4개의 라이브러리는 0.5-1kb(CD4-13), 1-2kb(CD4-14), 2-3kb(CD4-15) 및 3-6kb(CD4-16)의 삽입물로 크기-세분화되었다. 모든 라이브러리는 고급이며, 유전자를 분리하기 위한 여러 12개의 그룹에 의해 사용되었다. 람다(Lambda) ZAP Ⅱ 벡터로부터의 pBluescript파지미드(phagemid)를 덩어리제거하고, 라이브러리를 스탠다드 과정에 따라 플라스미드로서 회수하였다.The Arabidopsis thaliana cDNA library was obtained from the Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC). Four libraries from ABRC were size-segmented with inserts of 0.5-1 kb (CD4-13), 1-2 kb (CD4-14), 2-3 kb (CD4-15) and 3-6 kb (CD4-16). All libraries are advanced and used by several 12 groups to isolate genes. PBluescript from the Lambda ZAP II vector Phagemids were agglomerated and the library was recovered as a plasmid according to standard procedures.

CD4-13(람다 ZAP Ⅱ 벡터)내 cDNA 삽입물은 NotⅠ에 의해 분해함으로써 회수되었다. 대부분의 경우 NotⅠ에 의해 분해하면 원래의 라이브러리는 NotⅠ 어댑터와 조립되기 때문에 전체 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 삽입물을 유리시킨다. NotⅠ은 식물 DNA를 드물게 절단하는 8-염기 절단기이다. NotⅠ 단편을 전사 플라스미드로 삽입하기 위해, pBS735 전사 플라스미드(도 15)를 PacⅠ/XhoⅠ에 의해 분해하고, 올리고누클레오티드 5'-TCGAGCGGCCGCAT-3'(서열번호: 41) 및 5'-GCGGCCGC-3'(서열번호: 42)로부터 형성된 어댑터 DNA 서열에 결합시켰다. 결과 플라스미드 pBS740(도 16)은 CD4-13 라이브러리로부터의 NotⅠ 단편을 양방향 삽입하기 위한 유일한 NotⅠ 제한자리를 포함한다. 회수된 콜로니는 Qiagen BioRobot 9600과 함께 플라스미드 미니프렙하기 위해 상기로부터 제조되었다. BioRobot 9600상에서 실시된 플라스미드 DNA 프렙(prep)은 96-웰 포맷에서 실시되며, 전사성질 DNA를 생산한다. 아라비돕시스 cDNA 라이브러리는 플라스미드로부터 형질전환되었으며, 아가로스 겔 전기영동에 의해 분석하여 삽입물을 갖는 클론을 확인하였다. 삽입물을 갖는 클론은 시험관내에서 전사되며, 엔. 벤타미아나 및/또는 아라비돕시스 탈리아나상에 접종된다. 형질감염된 식물의 선택된 잎 화반은 그후 생화학분석된다.CDNA inserts in CD4-13 (lambda ZAP II vector) were recovered by digestion with NotI. In most cases disassembly by NotI liberates the entire Arabidopsis thaliana cDNA insert because the original library is assembled with the NotI adapter. NotI is an 8-base cutter that rarely cuts plant DNA. To insert NotI fragment into transcription plasmid, pBS735 transcription plasmid (FIG. 15) was digested by PacI / XhoI, oligonucleotides 5′-TCGAGCGGCCGCAT-3 ′ (SEQ ID NO: 41) and 5′-GCGGCCGC-3 ′ ( To the adapter DNA sequence formed from SEQ ID NO: 42). The resulting plasmid pBS740 (FIG. 16) contains the only NotI restriction site for bidirectional insertion of NotI fragments from the CD4-13 library. The recovered colonies were Qiagen BioRobot 9600 Prepared from above for plasmid miniprep together. BioRobot 9600 Plasmid DNA preps carried out on the above run in a 96-well format and produce transcriptional DNA. Arabidopsis cDNA libraries were transformed from plasmids and analyzed by agarose gel electrophoresis to identify clones with inserts. Clones with inserts are transcribed in vitro, en. Is inoculated onto Ventamiana and / or Arabidopsis thaliana. Selected leaf beds of transfected plants are then biochemically analyzed.

실시예 14Example 14

재조합 바이러스 핵산 벡터를 통한 아라비돕시스 탈리아나내 녹색 형광 단백질의 엽록체에 대한 발현 및 타겟팅.Expression and targeting of chloroplasts of green fluorescent proteins in Arabidopsis thaliana via recombinant viral nucleic acid vectors.

녹색 형광 단백질(GFP)을 코딩하는 유전자는 RuBPC아제의 엽록체 전이 펩티드(CTP) 서열에 N-말단에서 융합되어 플라스미드 pBS723을 형성하였다(도 17). 플라스미드 pBS723은 PCR 돌연변이유발에 의해 변형되어 CTP-GFP 유전자 융합의 ATG 개시코돈의 유일한 PacⅠ 자리 상류를 형성하였다. 플라스미드 pBS723으로부터 얻은 PCR 증폭 생성물은 PacⅠ/SalⅠ을 분해하였으며, 플라스미드 GFP-30B/클론 60(또한 PacⅠ/SalⅠ에 의해 분해됨)으로 클론되어 플라스미드 pBS731을 형성하였다(도 18). 플라스미드 pBS731은 유일한 KpnⅠ 제한자리에서 직선화되었으며, 스탠다드 과정에 따라 T7 RNA 중합효소와 함께 감염성 RNA로 전사되었다. 니코티아나 벤타미아나 식물위에 접종된 감염성 RNA 전사물은 6일이내에 CTP-GFP의 상부잎내 전체발현을 나타내었다. 플라스미드 pBS731로부터의 RNA 전사물로 감염된 식물은 모르타르 및 막자로 잎을 분쇄함으로써 수확되어 pBS731 감염성 RNA 전사물로부터 유도된 재조합 비리온을 얻었다. pBS731로부터의 비리온은 아라비돕시스 탈리아나 잎위에 접종하였다. 아라비돕시스 탈리아나 식물의 접종된 잎은 UV광하에서 강한 녹색 형광을 나타내었으므로, CTP-GFP 리포터 유전자가 성공적으로 발현되었다는 것을 알 수 있다.The gene encoding green fluorescent protein (GFP) was fused at the N-terminus to the chloroplast transfer peptide (CTP) sequence of RuBPCase to form plasmid pBS723 (FIG. 17). Plasmid pBS723 was modified by PCR mutagenesis to form the only PacI site upstream of the ATG start codon of CTP-GFP gene fusion. PCR amplification products from plasmid pBS723 digested PacI / SalI and were cloned into plasmid GFP-30B / clone 60 (also degraded by PacI / SalI) to form plasmid pBS731 (FIG. 18). Plasmid pBS731 was linearized at the unique KpnI restriction site and transcribed into infectious RNA with T7 RNA polymerase according to standard procedures. Infectious RNA transcripts inoculated on Nicotiana ventamiana plants showed full expression in the upper leaves of CTP-GFP within 6 days. Plants infected with RNA transcripts from plasmid pBS731 were harvested by crushing the leaves with mortar and pestle to obtain recombinant virions derived from pBS731 infectious RNA transcripts. Virions from pBS731 were inoculated onto the leaves of Arabidopsis thaliana. The inoculated leaves of Arabidopsis thaliana plants showed strong green fluorescence under UV light, indicating that the CTP-GFP reporter gene was successfully expressed.

실시예 15Example 15

고 처리량 로봇.High throughput robot.

식물과 같은 유기체의 접종은 고 처리량 로봇공학의 수단을 사용하여 실시된다. 예를 들어, 아라비돕시스 탈리아나는 스탠다드 96-웰 및 384-웰 마이크로타이터 플레이트와 같은 마이크로타이터 플레이트내에서 성장하였다. 그후, 로봇 조종팔이, 웰내 각 식물에 접종물을 전달하는 콜로니 피커 또는 다른 로봇으로 유기체를 포함하는 플레이트를 이동시킨다. 상기 방법에 의해, 접종은 초고속 및 고 처리량 방법으로 수행되었다. 식물의 경우, 형질감염되는 세포에 접속가능하게 하는 발달 주기내에서 적어도 유기체가 출아 종자가 되는 것이 바람직하다. 자동화 로봇 제조라인에 사용되는 장비는 전자 다중채널 피펫멘(pipetmen), Qiagen BioRobot 9600, Robbins Hydra 액체 취급기, Flexys Colony Picker, New Brunswick automated plate pourer, GeneMachines HiGro 진탕 배양기, New Brunswick 플로어 진탕기, 3개의 Qiagen BioRobots, MJ Research PCR 기계(PTC-200, Tetrad), ABI 377 시퀀서 및 Tecan Genesis RSP200 액체 취급기를 포함하는 종류의 로봇이 있으며, 이에 제한되지는 않는다.Inoculation of organisms such as plants is carried out using means of high throughput robotics. For example, Arabidopsis thaliana grew in microtiter plates such as standard 96-well and 384-well microtiter plates. The robot control arm then moves the plate containing the organisms to a colony picker or other robot that delivers the inoculum to each plant in the well. By this method, inoculation was carried out in ultrafast and high throughput methods. In the case of plants, it is preferred that at least the organism becomes a sprouted seed within a development cycle that makes it accessible to the cells to be transfected. The equipment used in the automated robotic manufacturing line is an electronic multichannel pipetmen, Qiagen BioRobot 9600 , Robbins Hydra liquid handler, Flexys Colony Picker, New Brunswick automated plate pourer, GeneMachines HiGro shake incubator, New Brunswick floor shaker, three Qiagen BioRobots, MJ Research PCR machines (PTC-200, Tetrad), ABI 377 sequencer and Tecan There are robots of the type that include, but are not limited to, the Genesis RSP200 liquid handler.

실시예 16Example 16

재조합 바이러스 핵산 벡터내 게놈 DNA 라이브러리 구조물.Genomic DNA library constructs in recombinant viral nucleic acid vectors.

BAC(세균성 인공 염색체) 또는 YAC(효모 인공 염색체) 라이브러리내에서 재현된 게놈 DNA는 Arabidopsis Biological Resource Center(ABRC)에서 얻었다. BAC/YAC DNA는 기계적으로 크기-세분화되고, 접착말단을 갖는 어댑터에 결합되고, 재조합 바이러스 핵산 벡터로 숏건-클론될 수 있다. 선택적으로, 기계적으로 크기-세분화된 게놈 DNA는 재조합 바이러스 핵산 벡터로 블런트-말단 결합될 수 있다. 회수된 콜로니는 Qiagen BioRobot 9600에 의해 플라스미드 미니프렙을 위해 제조될 수 있다. BioRobot 9600위에서 실시된 플라스미드 DNA 프렙은 96-웰 포맷과 조립되어 전사량의 DNA를 생산하였다. 재조합 바이러스 핵산/아라비돕시스 게놈 DNA 라이브러리는 아가로스 겔 전기영동(주형 정량 조절단계)에 의해 분석되어 삽입물을 가진 클론을 확인하였다. 삽입물을 가진 클론은 그후 시험관내에서 전사될 수 있으며, 엔. 벤타미아나 및/또는 아라비돕시스 탈리아나상에 접종될 수 있다. 형질감염 식물로부터의 선택된 잎 화반은 생화학분석될 수 있다.Genomic DNA reproduced in BAC (bacterial artificial chromosomes) or YAC (yeast artificial chromosomes) libraries was obtained from the Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC). BAC / YAC DNA can be mechanically sized, bound to adapters with adhesive ends, and shotgun-cloned into recombinant viral nucleic acid vectors. Optionally, the mechanically sized granular genomic DNA can be blunt-terminated with a recombinant viral nucleic acid vector. The recovered colonies were Qiagen BioRobot 9600 Can be prepared for plasmid miniprep. BioRobot 9600 Plasmid DNA preparations carried out above were assembled into a 96-well format to produce transcription amounts of DNA. Recombinant viral nucleic acid / Arabidopsis genomic DNA libraries were analyzed by agarose gel electrophoresis (template quantification step) to identify clones with inserts. Clones with inserts can then be transcribed in vitro, N. May be inoculated on Ventamiana and / or Arabidopsis thaliana. Selected leaf beds from transfected plants can be biochemically analyzed.

아라비돕시스로부터의 게놈 DNA는 평균 모든 2.5kb(kilobases)의 유전자를 함유한다. DNA를 무작위 전단하여 얻은 0.5 내지 2.5kb의 게놈 DNA 단편은 재조합 바이러스 핵산 발현/녹아웃 벡터 라이브러리내에서 숏건 조립되었다. 약 120,000kb의 아라비돕시스의 세놈 크기를 제공한다면, 무작위 재조합 바이러스 핵산 게놈 DNA 라이브러리는 아라비돕시스 게놈의 1× 보호물을 얻기 위해, 2.5kb 크기의 최소 48,000개의 독립삽입물을 함유할 필요가 있다. 선택적으로, 무작위 재조합 바이러스 핵산 게놈 DNA 라이브러리는 아라비돕시스 게놈의 1X 보호물을 얻기 위해, 0.5kb 크기의 최소 240,000개의 독립삽입물을 함유할 필요가 있다. cDNA보다는 게놈 DNA로부터의 재조합 바이러스 핵산 발현/녹아웃 벡터 라이브러리를 조합하면, cDNA 라이브러리내 클론이 드물고, mRNA 흡수가 낮게 하기 위한 경우에 직면하는 알려진 어려움을 극복할 수 있다. 재조합 바이러스 핵산 발현/게놈 DNA로 제조된 녹아웃 벡터 라이브러리는 유전자 사일런싱 녹아웃 라이브러리로서 특히 유용하였다. 그리고, DHSPES 발현/게놈 DNA로 제조된 녹아웃 벡터 라이브러리는 유전자 결손 인트론을 발현하는데 특히 유용하였다. 그리고, 중간크기 내지 작은 게놈을 갖는 다른 식물종(예를 들어, 장미, 약 80,000kb)은 재조합 바이러스 핵산 발현/게놈 DNA로 제조된 녹아웃 벡터 라이브러리에 특히 유용하였다. 재조합 바이러스 핵산 발현/녹아웃 벡터 라이브러리는 기존 BAC/YAC 게놈 DNA로부터 또는 특정 식물종을 위한 새로-제조된 게놈 DNA로부터 제조될 수 있었다. 선택적으로, 재조합 바이러스 핵산 발현/녹아웃 벡터 라이브러리는 효모, 세균 또는 사람을 포함한 동물로부터 얻은 게놈 DNA로 제조될 수 있었다.Genomic DNA from Arabidopsis contains on average all 2.5 kb (kilobases) of gene. 0.5-2.5 kb of genomic DNA fragments obtained by random shearing of DNA were shotgun assembled in a recombinant viral nucleic acid expression / knockout vector library. Given a genome size of Arabidopsis of about 120,000 kb, the random recombinant viral nucleic acid genomic DNA library needs to contain a minimum of 48,000 independent inserts of 2.5 kb in size to obtain a 1 × protect of the Arabidopsis genome. Optionally, the random recombinant viral nucleic acid genomic DNA library needs to contain a minimum of 240,000 independent inserts of 0.5 kb size in order to obtain 1 × protects of the Arabidopsis genome. Combining recombinant viral nucleic acid expression / knockout vector libraries from genomic DNA rather than cDNA can overcome the known difficulties encountered with rare clones in cDNA libraries and low mRNA uptake. Knockout vector libraries made from recombinant viral nucleic acid expression / genomic DNA have been particularly useful as gene silencing knockout libraries. And knockout vector libraries made with DHSPES expression / genomic DNA were particularly useful for expressing gene deletion introns. And other plant species with medium to small genomes (eg, roses, about 80,000 kb) have been particularly useful for knockout vector libraries made from recombinant viral nucleic acid expression / genomic DNA. Recombinant viral nucleic acid expression / knockout vector libraries could be prepared from existing BAC / YAC genomic DNA or from newly-prepared genomic DNA for specific plant species. Alternatively, the recombinant viral nucleic acid expression / knockout vector library could be made from genomic DNA from animals including yeast, bacteria or humans.

실시예 17Example 17

DHSPES 벡터내 게놈 DNA 또는 cDNA 라이브러리 구조물, 및 T-DNA 타겟형 또는 트랜스포손 타겟형 또는 돌연변이 식물상의 상기 벡터 라이브러리부터 각 클론의 형질감염.Genomic DNA or cDNA library constructs in a DHSPES vector, and transfection of each clone from said vector library on T-DNA targeted or transposon targeted or mutant plants.

재조합 바이러스 핵산 벡터내 게놈 DNA 또는 cDNA 라이브러리 구조물, 및 T-DNA 타겟형 또는 트랜스포손 타겟형 또는 돌연변이 식물상의 벡터 라이브러리부터 각 클론의 형질감염은 실시예 16의 방법에 따라 수행된다. 상기 프로토콜은 T-DNA 서열 또는 트랜스포손 서열의 부작위 삽입 돌연변이에 의해 도입된 보충 돌연변이로 쉽게 제조될 수 있다.Transfection of each clone from genomic DNA or cDNA library constructs in recombinant viral nucleic acid vectors, and vector libraries on T-DNA-targeted or transposon-targeted or mutant plants is performed according to the method of Example 16. The protocol can be readily prepared with complementary mutations introduced by random insertion mutations in T-DNA sequences or transposon sequences.

실시예 18Example 18

TMVCP의 C 말단에 유전적으로 융합된 말라리아 CTL 에피토프의 제조.Preparation of malaria CTL epitopes genetically fused to the C terminus of TMVCP.

피. 요엘리(P. yoelii)의 조사된 스포로조이트(sporoziote)에 의해 마우스내에서 유도된 말라리아 면역은 CD8+ T 임파구에 의존한다. 클론 B는 피. 요엘리 및 피. 베르게이(P. berghei) CS 단백질 모두내에 존재하는 에피토프를 인식하는 것으로 나타난 하나의 세포독성 T 임파구(CTL) 세포 클론이다. 클론 B는 하기 아미노산 서열; SYVPSAEQILEFVKQISSQ(서열번호: 43)를 인식하며, 마우스에 양자성 형질감염되는 경우 말라리라 스포로조이트의 두 종류로부터 감염에 대해 보호한다. 비리온의 표면에 융합된 상기 말라리아 CTL 에피토프를 운반하기 위해 고안된 유전적으로 변형된 토바모바이러스의 구조물은 이하에 설명된다.blood. Malaria immunity induced in mice by irradiated sporoziote of P. yoelii is dependent on CD8 + T lymphocytes. Clone B is blood. Joel and P. One cytotoxic T lymphocyte (CTL) cell clone that has been shown to recognize epitopes present in all of the P. berghei CS proteins. Clone B has the following amino acid sequence; It recognizes SYVPSAEQILEFVKQISSQ (SEQ ID NO: 43) and protects against infection from two types of malarial sporozoites when the mice are bilaterally transfected. Structures of genetically modified tobamoviruses designed to carry the malaria CTL epitope fused to the surface of virions are described below.

플라스미드 pBGC289의 구조물. pBGC11의 0.5kb 단편은 5' 프라이머 TB2ClaⅠ5' 및 3' 프라이머 C/-5AvrⅡ를 사용하여 PCR 증폭되었다. 증폭된 생성물은 pBstKS+의 SmaⅠ 자리로 클론되어(Stratagene Cloning Systems) pBGC214를 형성하였다.Structure of Plasmid pBGC289. 0.5 kb fragment of pBGC11 was PCR amplified using 5 'primer TB2ClaI5' and 3 'primer C / -5AvrII. The amplified product was cloned into the SmaI site of pBstKS + (Stratagene Cloning Systems) to form pBGC214.

PBGC215는 pBGC214의 0.15kb AccⅠ-NsiⅠ 단편을 pBGC235로 클론하여 형성되었다. pBGC215로부터의 0.9kb NcoⅠ-KpnⅠ 단편은 pBGC152로 클론되어 pBGC216을 형성하였다.PBGC215 was formed by cloning 0.15kb AccI-NsiI fragment of pBGC214 into pBGC235. 0.9 kb NcoI-KpnI fragment from pBGC215 was cloned into pBGC152 to form pBGC216.

0.07kb 합성단편은 PYCS.2p를 PYCS.2m 및 결과 이중가닥 단편으로 어닐링하고, 피. 요엘리 CTL 말라리아 에피토프를 코딩함으로써 형성되고, 녹두 누클레아제로 처리하고, 유일한 AatⅡ 자리를 형성함으로써 블런트 말단의 pBGC215의 AvrⅡ 자리로 클론되어 pBGC262를 형성하였다. 0.03kb 합성 AatⅡ 단편은 TLS.1EXP를 TLS.1EXM 및 결과 이중가닥 단편으로 어닐링하고, 누출-정지 서열을 코딩함으로써 형성되었으며, 클로닝을 유용하게 하기 위해 사용되는 스투퍼 서열은 AatⅡ 분해된 pBGC262로 클론되어 pBGC263을 형성하였다. PBGC262는 AatⅡ에 의해 분해되어 0.02kb 스투퍼 단편을 제거한 자체에 결합되어 pBGC264를 형성하였다. pBGC264의 1.0kb NcoⅠ-KpnⅠ 단편은 pSNC004로 클론되어 pBGC289를 형성하였다.The 0.07 kb synthetic fragment annealed PYCS.2p into PYCS.2m and the resulting double-stranded fragment. It was formed by coding a Yoeli CTL malaria epitope, treated with mung bean nuclease, and cloned into the AvrII site of pBGC215 at the blunt end to form a unique AatII site to form pBGC262. A 0.03 kb synthetic AatII fragment was formed by annealing TLS.1EXP into TLS.1EXM and the resulting double-stranded fragment, encoding the leak-stop sequence, and the stuper sequence used to facilitate cloning was cloned into AatII digested pBGC262. To form pBGC263. PBGC262 was digested by AatII and bound to itself to remove 0.02 kb stepper fragments to form pBGC264. The 1.0 kb NcoI-KpnI fragment of pBGC264 was cloned into pSNC004 to form pBGC289.

시험관내 플라스미드 pBGC289의 전사에 의해 제조된 바이러스 TMV289는 야생형 TMV 코트 단백질 유전자의 C 말단으로부터의 4개의 아미노산을 제거한 누출 정지 시그널을 포함하므로, 절단된 코트 단백질 및 코트 단백질을 20:1의 비율로 C 말단에서 융합된 CTL 에피토프와 합성되는 것으로 예측된다. TMV289내 재조합 TMVCP/CTL 에피토프 융합물은 아미노산 Y(아미노산 잔기 156)로서 해독된 정지코돈을 가진다. 시험관내 플라스미드 pBGC216의 전사에 의해 제조된 바이러스 TMV216의 코트 단백질의 아미노산 서열은 4개의 아미노산에 의해 절단된다. 에피토프 SYVPSAEQILEFVKQISSQ(서열번호: 43)는 정량 ELISA 분석에 의해 확인된 같은 가정을 사용하여 비리온의 약 0.5중량% 존재하는 것으로 계산된다.Virus TMV289 prepared by the transcription of in vitro plasmid pBGC289 contains a leak stop signal that removes four amino acids from the C terminus of the wild-type TMV coat protein gene, thus cutting the cleaved coat protein and coat protein at a ratio of 20: 1. It is expected to be synthesized with CTL epitopes fused at the ends. The recombinant TMVCP / CTL epitope fusion in TMV289 has a stop codon translated as amino acid Y (amino acid residue 156). The amino acid sequence of the coat protein of virus TMV216 produced by the transcription of in vitro plasmid pBGC216 is cleaved by four amino acids. Epitope SYVPSAEQILEFVKQISSQ (SEQ ID NO: 43) is calculated to be about 0.5% by weight of virion using the same assumption confirmed by quantitative ELISA analysis.

에피토프 발현 벡터의 증식 및 정제. 감염 전사물은 제조사(New England Biolabs)에 따라 T7 RNA 중합효소 및 캡(7mGpppG)을 사용하여 KpnⅠ-직선화 pBGC289로부터 합성하였다.Proliferation and Purification of Epitope Expression Vectors. Infected transcripts were synthesized from KpnI-straightening pBGC289 using T7 RNA polymerase and cap (7mGpppG) according to the manufacturer (New England Biolabs).

재조합 바이러스의 증가된 정량은 샘플 ID No. TMV289.11B1a를 배양시킴으로써 얻어졌다. 15개의 담배 식물은 2개 이하의 접종된 잎을 포함하지 않는 수확된 잎 생물량의 생체량 595g을 후접종축적시키는 33일동안 재배하였다. 정제된 샘플 ID No.TMV289.11B2는 생체량 g당 비리온 0.6㎎의 수득량으로 회수(383㎎)하였다. 그러므로, 19-mer 펩티드 3g은 추출된 생체량 g당 얻어졌다. TMV289로 감염된 담배 식물은 잎 조직 ㎏당 펩티드 1.4마이크로몰 이상을 축적하였다.Increased quantitation of the recombinant virus was found in Sample ID No. Obtained by incubating TMV289.11B1a. Fifteen tobacco plants were cultivated for 33 days with post-inoculation 595 g of harvested leaf biomass containing no more than two inoculated leaves. Purified Sample ID No.TMV289.11B2 was recovered (383 mg) in a yield of 0.6 mg per gram biomass. Therefore, 3 g of 19-mer peptide was obtained per g biomass extracted. Tobacco plants infected with TMV289 accumulated more than 1.4 micromoles of peptide per kg of leaf tissue.

생성물 분석. TMV289의 에피토프 코딩영역의 서열의 일부확인은 샘플 ID No. TMV289.11B2로부터 분리된 바이러스 RNA를 사용한 PCR 증폭된 cDNA의 제한분해분석에 의해 얻어졌다. 20kD에서 cp 융합물 및 17.1kD에서 절단된 cp의 예상 유동능력을 갖는 TMV289내 단백질의 존재는 변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동에 의해 확인되었다.Product analysis. Partial identification of the sequence of the epitope coding region of TMV289 was performed by sample ID no. Obtained by restriction analysis of PCR amplified cDNA using viral RNA isolated from TMV289.11B2. The presence of protein in TMV289 with the expected flow capacity of cp fusion at 20 kD and cp cleaved at 17.1 kD was confirmed by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis.

실시예 19Example 19

바이러스 유도성 RNA를 사용한 유전자 발현의 세포질 억제에 의한 식물성장 조절에 포함된 누클레오티드 서열의 확인.Identification of nucleotide sequences involved in plant growth regulation by cytoplasmic inhibition of gene expression using virus induced RNA.

안티센스 RNA는 유전자도입 및 형질감염 식물내 유전자 발현을 하향조절하기 위해 사용되었다. 진핵유전자 발현의 억제에 안티센스가 미치는 효과는 Izant외 다수의 (Cell 36(4):1007-1015(1984))에 의해 먼저 증명되었다. 그 이후로, 형질감염 식물로부터의 수많은 유전자의 하향조절이 보고되었다. 그리고, 유전자의 "동시-억제"가 떨어져 있는 프로모터로부터 DNA의 반대가닥에 자리되어 있는 리드스루(readthrough) 전사에 의해 센스 RNA를 함유하는 형질감염 식물내에서 발생한다는 것이 입증되었다(Van der Krol외 다수, Plant Cell 2(4):291-299(1990) 및 Naopli외 다수, Plant Cell 2:279-289(1990)).Antisense RNA was used to downregulate gene expression in transgenic and transfected plants. The effect of antisense on the inhibition of eukaryotic expression was first demonstrated by Izant et al. (Cell 36 (4): 1007-1015 (1984)). Since then, downregulation of numerous genes from transfected plants has been reported. And it has been demonstrated that "simultaneous-inhibition" of genes occurs in transfected plants containing sense RNA by readthrough transcription, which is located on the opposite strand of DNA from a promoter away from it (Van der Krol et al. Many, Plant Cell 2 (4): 291-299 (1990) and Naopli et al., Plant Cell 2: 279-289 (1990)).

본 실시예와 실시예 20 및 21에서, (1)RNA 바이러스 벡터를 사용하여 센스/안티센스 RNA를 제조하는 방법, (2)세포질에서 바이러스-유도성 센스/안티센스 RNA를 제조하는 방법, (3)바이러스 안티센스 RNA에 의해 세포질내에서 내인성 식물 단백질의 발현을 억제하는 방법, (4)바이러스 RNA에 의해 세포질내에서 내인성 식물 단백질의 발현을 "동시-억제"하는 방법 및 (5)유전조작된 안티센스 형질감염 식물을 얻는데 필요한 시간보다 매우 빨리 바이러스 안티센스 RNA를 함유하는 형질감염 식물을 제조하는 방법을 알 수 있다. 바이러스 안티센스 RNA의 전체감염 및 발현은 접종후 4일정도에 일어나는 반면에, 단일 형질감염 식물을 제조하는데는 수개월 또는 그 이상이 걸린다. 본 실시예는 세포질내에서 단독으로 복제하는 포지티브 가닥 바이러스 벡터가 특이 내인성 유전자의 발현을 억제함으로써 식물성장 조절에 포함되는 유전자를 확인하는데 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 본 실시예는 RNA 바이러스 벡터를 사용하여 형질감염 식물내 특이 유전자 및 생화학 경로를 특징화하기 위해 사용할 수 있을 것이다.In this Example and Examples 20 and 21, (1) a method for producing sense / antisense RNA using an RNA viral vector, (2) a method for preparing virus-induced sense / antisense RNA in the cytoplasm, (3) A method of inhibiting expression of endogenous plant proteins in the cytoplasm by viral antisense RNA, (4) a method of "co-inhibiting" expression of endogenous plant proteins in the cytoplasm by viral RNA, and (5) genetically engineered antisense traits It can be seen how to make transfected plants containing viral antisense RNA much earlier than the time required to obtain the infected plants. Overall infection and expression of viral antisense RNA takes place about 4 days after inoculation, while it takes months or more to produce a single transfected plant. This example demonstrates that positive strand viral vectors that replicate alone in the cytoplasm can be used to identify genes involved in plant growth regulation by inhibiting expression of specific endogenous genes. This example may be used to characterize specific genes and biochemical pathways in transfected plants using RNA viral vectors.

토바모바이러스 벡터는 형질감염 식물내 특징화되지 않은 누클레오티드의 이종 발현을 위해 개발되었다. 일부 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리는 RNA 바이러스 벡터내 토바모바이러스 서브게놈 프로모터의 전사조절하에 두었다. 형질전환 E. coli로부터의 콜로니는 플렉시스 로봇을 사용하여 자동으로 집어서, 우수한 브로쓰(TB) Amp 50㎍/㎖를 함유하는 96 웰 둥근바닥 블록에 옮겼다. 약 2000개의 플라스미드 DNA를 바이오로봇을 사용하여 밤새 배양액으로부터 분리하고, 430개의 독립적 클론으로부터의 감염성 RNA를 식물에 직접 가했다. 접종후 1 내지 2주후, 형질감염 니코티아나 벤타미아나 식물을 성장속도, 형태 및 색상에 있어서의 변화에 대해 시각적으로 조사하였다. 740 AT #120으로 형질감염된 식물 셋트는 심하게 발육이 방해되었다. DNA 서열분석은 상기 클론이 안티센스 방향으로 아라비돕시스 GTP 결합단백질 오픈 리딩 프레임(ORF)을 함유한다는 것을 보여준다. 이는 에피솜 RNA 바이러스 벡터가 식물내 시그널 형질감염 경로를 신중히 조작하는데 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 그리고, 본 결과는 아라비돕시스 안티센스 전사물이 엔. 벤타미아나 유전자의 발현을 정지시킬 수 있다는 것을 제시한다.Tobamovirus vectors have been developed for heterologous expression of uncharacterized nucleotides in transfected plants. Some Arabidopsis thaliana cDNA libraries were placed under transcriptional control of the Tobamovirus subgenomic promoter in RNA viral vectors. Colonies from the transformed E. coli were automatically picked up using a Flexis robot and transferred to a 96 well round bottom block containing 50 μg / ml of good broth (TB) Amp. About 2000 plasmid DNA was isolated from the culture overnight using a biorobot, and infectious RNA from 430 independent clones was added directly to the plant. One to two weeks after inoculation, transfected Nicotiana and Ventiana plants were visually examined for changes in growth rate, form and color. Plant sets transfected with 740 AT # 120 were severely inhibited in development. DNA sequencing shows that the clone contains Arabidopsis GTP binding protein open reading frame (ORF) in the antisense direction. This demonstrates that episomal RNA viral vectors can be used to carefully manipulate signal transfection pathways in plants. And, the results show that Arabidopsis antisense transcript. Suggests that it may be able to stop the expression of the Ventamiana gene.

RNA 바이러스 벡터내 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리의 구조물.Construction of Arabidopsis thaliana cDNA Library in RNA Virus Vectors.

아라비돕시스 탈리아나 CD4-13 cDNA 라이브러리를 NotⅠ에 의해 분해하였다. 500 내지 1000bp의 DNA 단편을 관용출에 의해 분리하고, pBS740의 NotⅠ 자리로 서브클론하였다. E. coli C600 적격세포(competent cell)는 pBS740 AT 라이브러리에 의해 형질전환되고, 아라비돕시스 cDNA 서열을 함유하는 콜로니는 LB Amp 50㎍/㎖위에서 선별되었다. 재조합 C600 세포는 플렉시스 로봇을 사용하여 자동으로 집어서, 우수한 브로쓰(TB) Amp 50㎍/㎖를 함유하는 96 웰 둥근바닥 블록에 옮겼다. 약 2000개의 플라스미드 DNA를 바이오로봇(Qiagen)을 사용하여 밤새 배양액으로부터 분리하고, 430개의 독립적 클론으로부터의 감염성 RNA를 식물에 직접 가했다.Arabidopsis thaliana CD4-13 cDNA library was digested by NotI. DNA fragments of 500-1000 bp were separated by perelution and subcloned into the NotI site of pBS740. E. coli C600 competent cells were transformed with pBS740 AT library, and colonies containing Arabidopsis cDNA sequences were selected on 50 μg / ml LB Amp. Recombinant C600 cells were picked up automatically using a Flexis robot and transferred to a 96 well round bottom block containing 50 μg / ml of good Broth (TB) Amp. About 2000 plasmid DNA was isolated from the culture overnight using a biorobot (Qiagen) and infectious RNA from 430 independent clones was added directly to the plant.

GTP 결합단백질을 코딩하는 유전자의 분리.Isolation of genes encoding GTP binding protein.

접종하고 1 내지 2주후, 형질감염된 니코티아나 벤타미아나 식물을 성장속도, 형태 및 색상에 있어서의 변화에 대해 시각적으로 조사하였다. 740 AT #120으로 형질감염된 식물(도 19)은 심하게 발육이 방해되었다.One to two weeks after inoculation, transfected Nicotiana Ventamiana plants were visually examined for changes in growth rate, morphology and color. Plants transfected with 740 AT # 120 (FIG. 19) were severely disrupted in development.

DNA 시퀀싱 및 컴퓨터 분석.DNA sequencing and computer analysis.

ADP-리보실화 인자(ARF) cDNA를 포함하는 740 AT #120의 782bp NotⅠ 단편을 특징화하였다. 740 AT #120의 NotⅠ 단편의 DNA 서열은 하기와 같다:A 782 bp NotI fragment of 740 AT # 120 was characterized, including ADP-ribosylation factor (ARF) cDNA. The DNA sequence of the NotI fragment of 740 AT # 120 is as follows:

740 AT #120의 누클레오티드 시퀀싱은 이중가닥 주형을 사용한 디데옥시 종결에 의해 실시하였다(Sanger외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USa 74(12):5463-5467(1977)). 누클레오티드 서열 분석 및 아미노산 서열 비교는 DNA Strider, PCGENE 및 NCBI Blast 프로그램을 사용하여 실시하였다. 740 AT #120로부터의 누클레오티드 서열은 사람 ADP-리보실화 인자(ARF3) W3384와 비교하였다(도 20).Nucleotide sequencing of 740 AT # 120 was performed by dideoxy termination using double stranded templates (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USa 74 (12): 5463-5467 (1977)). Nucleotide sequence analysis and amino acid sequence comparisons were performed using the DNA Strider, PCGENE and NCBI Blast programs. The nucleotide sequence from 740 AT # 120 was compared to human ADP-ribosylation factor (ARF3) W3384 (FIG. 20).

니코티아나 벤타미아나 ADP-리보실화 인자를 코딩하는 cDNA의 분리.Isolation of cDNA encoding Nicotiana Ventamiana ADP-ribosylation factor.

니코티아나 벤타미아나 잎 RNA로부터의 일부 cDNA는 하기 올리고누클레오티드: ATARFM1X, 5'-GCC TCG AGT GCA GCA TGG GGT TGT CAT TCG GAA AGT TGT TC-3'(상류)(서열번호: 45) 및 ATARFA181A, 5'-TAC CTA GGC CTT GCT TGC GAT GTT GTT GGA GAG-3'(하류)(서열번호: 46)를 사용하여 중합효소 연쇄반응(PCR)에 의해 분리하였다. ARF를 코딩하는 전체길이의 cDNA는32P 표지된 아라비돕시스 탈리아나 ARF PCR 생성물을 사용한 콜로니 잡종화에 의해 cDNA 라이브러리를 선별하여 분리하였다. 잡종화는 50% 포름아미드, 5X SSC, 0.02M 인산완충액, 5X 덴하르트 용액 및 0.1㎎/㎖ 전단 송아지 흉선 DNA에서 48시간동안 42℃에서 실시될 수 있다. 필터는 오토라디오그래피전에 65℃의 0.1× SSC, 0.1% SDS에서 세척하였다. PCR 생성물 및 ARF cDNA 클론은 디데옥시누클레오티드 시퀀싱에 의해 증명되었다.Some cDNAs from Nicotiana ventamiana leaf RNAs have the following oligonucleotides: ATARFM1X, 5′-GCC TCG AGT GCA GCA TGG GGT TGT CAT TCG GAA AGT TGT TC-3 ′ (SEQ ID NO: 45) and ATARFA181A, 5'-TAC CTA GGC CTT GCT TGC GAT GTT GTT GGA GAG-3 '(downstream) (SEQ ID NO: 46) was isolated by polymerase chain reaction (PCR). Full-length cDNA encoding ARF was isolated by selecting cDNA libraries by colony hybridization using 32 P labeled Arabidopsis thaliana ARF PCR products. Hybridization can be performed at 42 ° C. for 48 hours in 50% formamide, 5 × SSC, 0.02M phosphate buffer, 5 × Denhardt solution, and 0.1 mg / ml shear calf thymus DNA. The filter was washed in 0.1 × SSC, 0.1% SDS at 65 ° C. prior to autoradiography. PCR products and ARF cDNA clones were demonstrated by dideoxynucleotide sequencing.

실시예 20Example 20

바이러스 유도성 RNA를 사용한 유전자 발현의 세포질 억제에 의한 식물발달 조절에 포함되는 누클레오티드 서열의 확인.Identification of nucleotide sequences involved in plant development regulation by cytoplasmic inhibition of gene expression using virus induced RNA.

본 실시예는 에피솜 RNA 바이러스 벡터가 식물내 시그널 형질감염 경로를 신중히 조작하는데 사용될 수 있다. 그리고, 본 결과는 아라비돕시스 안티센스 전사물이 엔. 벤타미아나 유전자의 발현을 정지시킬 수 있다는 것을 제시한다.This example can be used to carefully manipulate episomal RNA virus vectors in plant signal transfection pathways. And, the results show that Arabidopsis antisense transcript. Suggests that it may be able to stop the expression of the Ventamiana gene.

일부 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리는 RNA 바이러스 벡터내 토바모바이러스 서브게놈 프로모터의 전사조절하에 두었다. 형질전환 E. coli로부터의 콜로니는 플렉시스 로봇을 사용하여 자동으로 집어서, 우수한 브로쓰(TB) Amp 50㎍/㎖를 함유하는 96 웰 둥근바닥 블록에 옮겼다. 약 2000개의 플라스미드 DNA를 바이오로봇을 사용하여 밤새 배양액으로부터 분리하고, 430개의 독립적 클론으로부터의 감염성 RNA를 식물에 직접 가했다. 접종후 1 내지 2주후, 형질감염 니코티아나 벤타미아나 식물을 성장속도, 형태 및 색상에 있어서의 변화에 대해 시각적으로 조사하였다. 740 AT #88로 형질감염된 식물 셋트는 감염된 잎조직위에서 흰색 표현형을 발생시켰다. DNA 서열분석은 상기 클론이 안티센스 방향으로 아라비돕시스 G-단백질 결합된 수용체 오픈 리딩 프레임(ORF)을 함유한다는 것을 보여준다.Some Arabidopsis thaliana cDNA libraries were placed under transcriptional control of the Tobamovirus subgenomic promoter in RNA viral vectors. Colonies from the transformed E. coli were automatically picked up using a Flexis robot and transferred to a 96 well round bottom block containing 50 μg / ml of good broth (TB) Amp. About 2000 plasmid DNA was isolated from the culture overnight using a biorobot, and infectious RNA from 430 independent clones was added directly to the plant. One to two weeks after inoculation, transfected Nicotiana and Ventiana plants were visually examined for changes in growth rate, form and color. Plant sets transfected with 740 AT # 88 developed a white phenotype on infected leaf tissue. DNA sequencing shows that the clone contains Arabidopsis G-protein coupled receptor open reading frame (ORF) in the antisense direction.

RNA 바이러스 벡터내 아라비돕시스 탈리아나 cDNA의 구조물.Construction of Arabidopsis thaliana cDNA in RNA Virus Vectors.

아라비돕시스 탈리아나 CD4-13 cDNA 라이브러리를 NotⅠ에 의해 분해하였다. 500 내지 1000bp의 DNA 단편을 관용출에 의해 분리하고, pBS740의 NotⅠ 자리로 서브클론되었다. E. coli C600 적격세포는 pBS740 AT 라이브러리에 의해 형질전환되고, 아라비돕시스 cDNA 서열을 함유하는 콜로니는 LB Amp 50㎍/㎖위에서 선별되었다. 재조합 C600 세포는 플렉시스 로봇을 사용하여 자동으로 집어서, 우수한 브로쓰(TB) Amp 50㎍/㎖를 함유하는 96 웰 둥근바닥 블록에 옮겼다. 약 2000개의 플라스미드 DNA를 바이오로봇(Qiagen)을 사용하여 밤새 배양액으로부터 분리하고, 430개의 독립적 클론으로부터의 감염성 RNA를 식물에 직접 가했다.Arabidopsis thaliana CD4-13 cDNA library was digested by NotI. DNA fragments of 500-1000 bp were separated by perfusation and subcloned into the NotI site of pBS740. E. coli C600 eligible cells were transformed with pBS740 AT library, and colonies containing Arabidopsis cDNA sequences were selected at 50 μg / ml LB Amp. Recombinant C600 cells were picked up automatically using a Flexis robot and transferred to a 96 well round bottom block containing 50 μg / ml of good Broth (TB) Amp. About 2000 plasmid DNA was isolated from the culture overnight using a biorobot (Qiagen) and infectious RNA from 430 independent clones was added directly to the plant.

G-단백질 결합된 수용체를 코딩하는 유전자의 분리.Isolation of genes encoding G-protein coupled receptors.

접종하고 1 내지 2주후, 형질감염된 니코티아나 벤타미아나 식물을 성장속도, 형태 및 색상에 있어서의 변화에 대해 시각적으로 조사하였다. 740 AT #88로 형질감염된 식물(도 21)은 감염된 잎조직위에서 흰색 표현형을 발생시켰다.One to two weeks after inoculation, transfected Nicotiana Ventamiana plants were visually examined for changes in growth rate, morphology and color. Plants transfected with 740 AT # 88 (FIG. 21) developed a white phenotype on infected leaf tissue.

DNA 시퀀싱 및 컴퓨터 분석.DNA sequencing and computer analysis.

G-단백질 결합된 수용체 cDNA를 포함하는 740 AT #88의 750bp NotⅠ 단편을 특징화하였다. 740 AT #88의 NotⅠ 단편(750bp)의 DNA 서열은 하기와 같다:A 750 bp NotI fragment of 740 AT # 88 containing G-protein coupled receptor cDNA was characterized. The DNA sequence of the NotI fragment (750 bp) of 740 AT # 88 is as follows:

740 AT #88의 누클레오티드 시퀀싱은 이중가닥 주형을 사용한 디데옥시 종결에 의해 실시하였다(Sanger외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USa 74(12):5463-5467(1977)). 누클레오티드 서열 분석 및 아미노산 서열 비교는 DNA Strider, PCGENE 및 NCBI Blast 프로그램을 사용하여 실시하였다. 740 AT #88로부터 유도된 아미노산 서열은 아라비돕시스 EST ORF ATTS2938(도 24) 및 옥토푸스 로돕신 P31356(도 25)과 비교하였다.Nucleotide sequencing of 740 AT # 88 was performed by dideoxy termination using double stranded template (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USa 74 (12): 5463-5467 (1977)). Nucleotide sequence analysis and amino acid sequence comparisons were performed using the DNA Strider, PCGENE and NCBI Blast programs. Amino acid sequences derived from 740 AT # 88 were compared with Arabidopsis EST ORF ATTS2938 (FIG. 24) and Octopus rhodopsin P31356 (FIG. 25).

실시예 21Example 21

바이러스 유도성 RNA를 사용한 유전자 발현의 세포질 억제에 의한 식물성장의 조절에 포함되는 누클레오티드 서열의 확인.Identification of the nucleotide sequence involved in the regulation of plant growth by cytoplasmic inhibition of gene expression using viral induced RNA.

안티센스 RNA는 유전자도입 및 형질감염 식물내 유전자 발현을 하향조절하는데 사용되었다. 본 실시예의 목적은 세포질에서 단독으로 복제하는 포지티브 가닥 바이러스 벡터가 특이 내인성 유전자의 발현을 억제함으로써 식물성장의 조절하는데 포함되는 유전자를 확인하는데 사용될 수 있다는 것을 다시 입증하는 것이다. 본 실시예는 RNA 바이러스 벡터를 사용한 형질감염 식물내 생화학 경로와 특이 유전자를 특징화할 수 있게 할 것이다.Antisense RNA was used to downregulate gene expression in transgenic and transfected plants. The purpose of this example is again to demonstrate that positive strand viral vectors replicating alone in the cytoplasm can be used to identify genes involved in the regulation of plant growth by inhibiting the expression of specific endogenous genes. This example will enable the characterization of biochemical pathways and specific genes in transfected plants using RNA viral vectors.

본 실시예의 프로토콜은 실시예 19 및 20의 프로토콜과 유사하다. 토바모바이러스 벡터는 형질감염 식물내 특징화되지 않은 누클레오티드 서열의 이종발현을 위해 개발되었다. 일부 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리는 RNA 바이러스 벡터내 토바모바이러스 서브게놈 프로모터의 전사조절하에 두었다. 형질전환된 E.coli로부터의 콜로니는 플렉시스 로봇을 사용하여 자동으로 집어서, 우수한 브로쓰(TB) Amp 50㎍/㎖를 함유하는 96 웰 둥근바닥 블록에 옮겼다. 약 2000개의 플라스미드 DNA를 바이오로봇을 사용하여 밤새 배양액으로부터 분리하고, 430개의 독립적 클론으로부터의 감염성 RNA를 식물에 직접 가했다. 접종후 1 내지 2주후, 형질감염 니코티아나 벤타미아나 식물을 성장속도, 형태 및 색상에 있어서의 변화에 대해 시각적으로 조사하였다. 740 AT #120으로 형질감염된 식물 셋트는 백엽이 발생하고, 심하게 발육이 방해되었다. DNA 서열분석은 상기 클론이 포지티브 방향으로 아라비돕시스 GTP 결합단백질 오픈 리딩 프레임(ORF)을 함유한다는 것을 보여준다. 이는 에피솜 RNA 바이러스 벡터가 식물내 시그널 형질감염 경로를 신중히 조작하는데 사용될 수 있다는 것을 입증한다.The protocol of this embodiment is similar to that of Examples 19 and 20. Tobamovirus vectors have been developed for heterologous expression of uncharacterized nucleotide sequences in transfected plants. Some Arabidopsis thaliana cDNA libraries were placed under transcriptional control of the Tobamovirus subgenomic promoter in RNA viral vectors. Colonies from transformed E. coli were automatically picked up using a Flexis robot and transferred to a 96 well round bottom block containing 50 μg / ml of good broth (TB) Amp. About 2000 plasmid DNA was isolated from the culture overnight using a biorobot, and infectious RNA from 430 independent clones was added directly to the plant. One to two weeks after inoculation, transfected Nicotiana and Ventiana plants were visually examined for changes in growth rate, form and color. The plant set transfected with 740 AT # 120 had white leaf development and severely hampered development. DNA sequencing shows that the clone contains Arabidopsis GTP binding protein open reading frame (ORF) in the positive direction. This demonstrates that episomal RNA viral vectors can be used to carefully manipulate signal transfection pathways in plants.

RNA 바이러스 벡터내 아라비돕시스 탈리아나 cDNA 라이브러리의 구조물.Construction of Arabidopsis thaliana cDNA Library in RNA Virus Vectors.

아라비돕시스 탈리아나 CD4-13 cDNA 라이브러리를 NotⅠ에 의해 분해하였다. 500 내지 1000bp의 DNA 단편을 관용출에 의해 분리하고, pBS740의 NotⅠ 자리로 서브클론하였다. E. coli C600 적격세포는 pBS740 AT 라이브러리에 의해 형질전환되고, 아라비돕시스 cDNA 서열을 함유하는 콜로니는 LB Amp 50㎍/㎖위에서 선별되었다. 재조합 C600 세포는 플렉시스 로봇을 사용하여 자동으로 집어서, 우수한 브로쓰(TB) Amp 50㎍/㎖를 함유하는 96 웰 둥근바닥 블록에 옮겼다. 약 2000개의 플라스미드 DNA를 바이오로봇(Qiagen)을 사용하여 밤새 배양액으로부터 분리하고, 430개의 독립적 클론으로부터의 감염성 RNA를 식물에 직접 가했다.Arabidopsis thaliana CD4-13 cDNA library was digested by NotI. DNA fragments of 500-1000 bp were separated by perelution and subcloned into the NotI site of pBS740. E. coli C600 eligible cells were transformed with pBS740 AT library, and colonies containing Arabidopsis cDNA sequences were selected at 50 μg / ml LB Amp. Recombinant C600 cells were picked up automatically using a Flexis robot and transferred to a 96 well round bottom block containing 50 μg / ml of good Broth (TB) Amp. About 2000 plasmid DNA was isolated from the culture overnight using a biorobot (Qiagen) and infectious RNA from 430 independent clones was added directly to the plant.

GTP 결합단백질을 코딩하는 유전자의 분리.Isolation of genes encoding GTP binding protein.

접종하고 1 내지 2주후, 형질감염된 니코티아나 벤타미아나 식물을 성장속도, 형태 및 색상에 있어서의 변화에 대해 시각적으로 조사하였다. 740 AT #2441로 형질감염된 식물은 백엽이 발생하고, 심하게 발육이 방해되었다.One to two weeks after inoculation, transfected Nicotiana Ventamiana plants were visually examined for changes in growth rate, morphology and color. Plants transfected with 740 AT # 2441 developed white leaf and severely inhibited development.

DNA 시퀀싱 및 컴퓨터 분석.DNA sequencing and computer analysis.

RAN GTP 결합단백질 ORF cDNA를 포함하는 740 AT #2441의 NotⅠ 단편을 특징화하였다. 740 AT #2441의 NotⅠ 단편의 DNA 서열(350bp)은 하기와 같다:NotI fragment of 740 AT # 2441 was characterized, including the RAN GTP binding protein ORF cDNA. The DNA sequence (350bp) of the NotI fragment of 740 AT # 2441 is as follows:

740 AT #2441의 누클레오티드 시퀀싱은 이중가닥 주형을 사용한 디데옥시 종결에 의해 실시하였다(Sanger외 다수, Proc. Natl. Acad. Sci. USa 74(12):5463-5467(1977)). 누클레오티드 서열 분석 및 아미노산 서열 비교는 DNA Strider, PCGENE 및 NCBI Blast 프로그램을 사용하여 실시하였다. 740 AT #2441로부터의 누클레오티드 서열은 담배 RAN-B1 GTP 결합단백질과 비교하였다(도 26). 740 AT #2441로부터의 누클레오티드 서열은 사람 RAN GTP-결합단백질과 비교하였다(도 27).Nucleotide sequencing of 740 AT # 2441 was performed by dideoxy termination using double stranded templates (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USa 74 (12): 5463-5467 (1977)). Nucleotide sequence analysis and amino acid sequence comparisons were performed using the DNA Strider, PCGENE and NCBI Blast programs. The nucleotide sequence from 740 AT # 2441 was compared with the tobacco RAN-B1 GTP binding protein (FIG. 26). The nucleotide sequence from 740 AT # 2441 was compared with human RAN GTP-binding protein (FIG. 27).

실시예 22Example 22

이중가닥 영역을 형성하기 위해 자체에서 염기쌍을 이룰 수 있는 RNA를 전달함으로써 유도된 유전자의 유전자 사일런싱/동시-억제.Gene silencing / simultaneous-inhibition of genes derived by delivering RNA that can base pair itself in to form a double stranded region.

유전자 사일런싱 유전자도입 식물내 유전자 발현을 하향조절하기 위해 사용되었다. 최근의 실험증거는 이중가닥 RNA는 유전자도입 식물에서 유전자 사일런싱/동시-억제 현상의 효과적인 촉진제라는 것을 제시한다. 예를 들어, Waterhouse외 다수의 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:13959-13964(1998))에는 식물내 바이러스 내성 및 유전자 사일런싱은 센스 및 안티센스 RNA의 동시 발현에 의해 유도될 수 있다고 기술되어 있다. 식물 유전자의 유전자 사일런싱/동시-억제는 이중가닥 영역을 형성하기 위해 자체에서 염기쌍을 이룰 수 있는 RNA를 운반함으로써 유도된다.Gene silencing was used to downregulate gene expression in transgenic plants. Recent experimental evidence suggests that double-stranded RNA is an effective promoter of gene silencing / co-inhibition in transgenic plants. For example, Waterhouse et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 13959-13964 (1998)) indicate that viral resistance and gene silencing in plants can be induced by simultaneous expression of sense and antisense RNA. Described. Gene silencing / co-inhibition of plant genes is induced by carrying RNA that can base pair in itself to form a double stranded region.

본 실시예는 (1)이중가닥 영역을 형성할 수 있는 RNA를 제조할 수 있는 RNA 바이러스 벡터를 발생시키는 방법, 및 (2)상기 바이러스 벡터를 사용하여 식물 유전자를 사일런싱하는 방법을 보여준다.This example shows (1) a method of generating an RNA viral vector capable of producing RNA capable of forming a double stranded region, and (2) a method of silencing plant genes using the viral vector.

단계 1: 전사된후 자체에서 염기쌍을 이룰 수 있는 RNA 분자를 발생시키는 DNA 서열의 제조. 2개의 동일하거나 또는 거의 동일한 ds DNA 서열은 동종서열간 결합 누클레오티드 서열과 함께 또는 없이 서로에 대해 역방향으로(즉, 머리에서 꼬리로, 또는 꼬리에서 머리 방향) 함께 결합될 수 있다. 결과 DNA 서열은 그후 식물 바이러스 벡터 게놈의 cDNA 복사물로 클론될 수 있다.Step 1: Preparation of the DNA sequence to generate an RNA molecule capable of base pairing on its own after being transcribed. Two identical or nearly identical ds DNA sequences may be joined together in reverse (ie head to tail, or tail to head direction) with respect to each other, with or without homologous binding nucleotide sequences. The resulting DNA sequence can then be cloned into cDNA copies of the plant viral vector genome.

단계 2: 당분야에 공지된 방법을 사용한 주 클론의 클로닝, 선별, 전사.Step 2: Cloning, screening, transcription of the main clone using methods known in the art.

단계 3: 클론으로부터의 전사물에 의한 감염 식물세포.Stage 3: Infected plant cells with transcripts from clones.

바이러스가 외부 유전자 서열을 발현함에 따라, 외부 유전자로부터의 RNA는 그 자체위에서 염기쌍을 이루어 이중가닥 RNA 영역을 형성할 것이다. 상기 접근은 식물 또는 비-식물 유전자와 함께 사용될 수 있으며, 특정 유전자 서열의 기능을 확인하는데 도움이 되기 위해 상동의 식물 유전자를 사일런싱하는데 사용될 수 있다.As the virus expresses the foreign gene sequence, RNA from the foreign gene will base pair on itself to form a double stranded RNA region. This approach can be used with plant or non-plant genes and can be used to silence homologous plant genes to help identify the function of a particular gene sequence.

실시예 23Example 23

비감염성 동부형마 뇌척수염 바이러스 누클레오티드 서열의 제조Preparation of Non-Infective Eastern Hemp Encephalomyelitis Virus Nucleotide Sequence

동부형마 뇌척수염 바이러스의 유전자 조작 방법이 Garoff등의, Curr. Opin. Biotechnol.9(5):464-9(1998); Pushko등의 Virology 239(2):389-401(1997) 및 Davis등의 J. Virol. 70(6):3781-7(1996)에 기술되어 있으며, 상기 문헌은 참고로 이후에 통합되었다. 상기 동부형마 뇌척수염 바이러스(EEEV) 게놈의 완전한 길이의 cDNA 사본이 Chang등의 J. Gen. Virol. 68:2129(1987)에 기술된 것과 같이 제조되어, pUC18의 PstI자리로 삽입될 수 있다. 바이러스 코트 단백질 및 그의 인접 E1 및 E2 당단백질 전염성 요인에 대한 서열이 26S RNA 영역에 대해 상응하는 영역에 위치한다. EEEV 게놈의 cDNA 사본을 포함하는 벡터가 적당한 제한효소 및 엑소누클리아제에 의해서 분해되어, 코트 단백질과 E1 및 E2 단백질의 코딩서열(구조 단백질 코딩서열)을 결실시킨다.Genetic engineering of eastern hemp encephalomyelitis virus is described by Garoff et al., Curr. Opin. Biotechnol. 9 (5): 464-9 (1998); Virology 239 (2): 389-401 (1997) by Pushko et al. And J. Virol, Davis et al. 70 (6): 3781-7 (1996), which is hereby incorporated by reference. Full-length cDNA copies of the eastern hemp encephalomyelitis virus (EEEV) genome are described in Chang et al. Virol. It can be prepared as described in 68: 2129 (1987) and inserted into the PstI site of pUC18. The sequence for the viral coat protein and its contiguous El and E2 glycoprotein infectious agents is located in the corresponding region for the 26S RNA region. Vectors containing cDNA copies of the EEEV genome are digested with appropriate restriction enzymes and exonucleases to delete the coding sequence (structural protein coding sequence) of the coat protein and the El and E2 proteins.

예를들면 구조 단백질 코딩 서열이 구조 유전자의 중요한 부분이 제거되도록 MboI로 부분분해하고, 재결합시킴에 의해서 제거된다. 선택적으로 상기 벡터는 바이러스 구조 유전자의 3'-말단에서 자른다. 연속적으로 상기 바이러스 DNA가 구조 단백질 서열의 개시코돈까지 Bal31 또는 구균 S1 누클리아제로 분해함에 의해서 제거된다. 그리고 바이러스의 3'-꼬리의 서열을 포함하는 DNA 서열이 남은 5'-말단에 연결된다. 구조 단백질에 대한 코딩 서열의 결실이 EEEV RNA를 분리하고, 이를 사용하여 말의 세포 배양에 감염시킴에 의해서 확인된다. 상기 분리된 EEEV RNA가 자연조건하에서 비감염성임이 발견되었다.For example, structural protein coding sequences are removed by partial digestion with MboI and recombination so that important portions of the structural genes are removed. Optionally the vector is cut at the 3'-end of the viral structural gene. Subsequently the viral DNA is removed by digestion with Bal31 or cocci S1 nuclease up to the start codon of the structural protein sequence. And a DNA sequence comprising the 3'-tail sequence of the virus is linked to the remaining 5'-end. Deletion of the coding sequence for the structural protein is confirmed by isolating EEEV RNA and using it to infect horse cell culture. The isolated EEEV RNA was found to be non-infectious under natural conditions.

선택적으로, 코트 단백질에 대한 코딩 서열이 결실되고, E1 및 E2 당단백질에 대한 서열이 EEEV 게놈의 cDNA 사본을 포함하는 벡터내에 있다. 이 경우에, 코트 단백질 코딩 서열이 MboI으로 부분분해되고, 바이러스의 3'-꼬리에 재부착되도록 재결합시킴에 의해서 제거된다. 상기는 코트 단백질 유전자의 중요한 부분을 제거할 것이다.Optionally, the coding sequence for the coat protein is deleted and the sequence for the El and E2 glycoproteins is in a vector comprising a cDNA copy of the EEEV genome. In this case, the coat protein coding sequence is partially digested with MboI and removed by recombination to reattach to the 3'-tail of the virus. This will remove an important part of the coat protein gene.

코트 단백질 서열을 제거하기위한 두번째의 선택적인 방법은 바이러스 코트 단백질 유전자의 3'-말단에서 벡터를 자르는 것이다. 상기 바이러스 DNA가 코트 단백질 서열의 개시코돈까지 Bal31 또는 구균 S1 누클리아제로 분해됨에 의해서 제거된다. 3'-꼬리의 서열을 포함하는 합성 DNA 서열이 남은 5'-말단에 연결된다.The second alternative method for removing coat protein sequences is to cut the vector at the 3'-end of the viral coat protein gene. The viral DNA is removed by digestion with Bal31 or cocci S1 nuclease up to the start codon of the coat protein sequence. The synthetic DNA sequence comprising the 3'-tail sequence is linked to the remaining 5'-terminus.

코트 단백질에 대한 코딩 서열의 결실은 EEEV RNA를 분리하고, 이를 사용하여 말의 세포 배양에 감염시킴으로서 확인한다. 상기 분리된 EEEV RNA가 자연조건하에서 비감염성인 것이 발견되었다.Deletion of the coding sequence for the coat protein is confirmed by separating EEEV RNA and using it to infect horse cell culture. The isolated EEEV RNA was found to be non-infectious under natural conditions.

실시예 24Example 24

비전염성 신드비스 바이러스 누클레오티드 서열의 제조Preparation of Non-Infectious Syndbis Virus nucleotide Sequences

신드비스(Sindbis) 바이러스의 유전자 조작방법이 Garoff등의, Curr. Opin. Biotechnol. 9(5):464-9(1998); Agapov등의, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95(22): 12989-94(1998); Frolov등의, J.Virol. Apr; 71(4):2819-29(1997)에 기술되어 있으며, 전문이 참고문으로 이후에 통합되어 있다. 신드비스 바이러스 게놈의 완전한 길이의 cDNA 사본이 Lindquist등의 Virology 151:10(1986)에 기술된 바와같이 제조되고, pBR322에서 유도된 플라스미드의 SmaI 자리로 삽입된다. 바이러스 코트 단백질 및 인접한 E1 및 E2 당단백질 전염성 요인에 대한 서열이 26S RNA 영역에 상응하는 영역에 위치한다. 신드비스 바이러스 게놈의 cDNA 사본을 포함하는 벡터가 적당한 제한효소 및 엑소누클리아제로 분해되어 구조 단백질에 대한 코딩 서열을 결실시킨다.Gene manipulation of Sindbis virus is described in Garr et al., Curr. Opin. Biotechnol. 9 (5): 464-9 (1998); Agapov et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 (22): 12989-94 (1998); Frolov et al., J. Virol. Apr; 71 (4): 2819-29 (1997), which is hereby incorporated by reference in its entirety. Full-length cDNA copies of the Sindbis virus genome are prepared as described in Lindquist et al. Virology 151: 10 (1986) and inserted into the SmaI site of the plasmid derived from pBR322. The sequence for the viral coat protein and contiguous El and E2 glycoprotein infectious agents is located in a region corresponding to the 26S RNA region. A vector comprising a cDNA copy of the Sindbis virus genome is digested with appropriate restriction enzymes and exonucleases to delete the coding sequence for the structural protein.

예를들면, 구조 단백질 코딩 서열이 구조 유전자의 중요한 부분을 제거하기위해서 BinI으로 부분분해하고, 재결합시킴에 의해서 제거된다. 선택적으로, 상기 벡터는 바이러스 핵산의 3'-말단에서 자른다. 상기 바이러스 DNA가 구조 단백질 서열의 개시코돈까지 Bal31 또는 구균 S1 뉴클리아제로 분해함에 의해서 제거된다. 바이러스의 3'-꼬리의 서열을 포함하는 합성 DNA 서열이 남은 5'-말단에 연결된다. 구조 단백질에 대한 코딩 서열의 결실이 신드비스 RNA를 분리하고, 이를 사용하여 조류의 세포 배양에 감염시킴에 의해서 확인한다. 상기 분리된 신드비스 RNA가 자연조건하에서 비감염성임이 발견되었다.For example, structural protein coding sequences are removed by partial digestion with BinI and recombination to remove important portions of structural genes. Optionally, the vector is cut at the 3'-end of the viral nucleic acid. The viral DNA is removed by digestion with Bal31 or aureus S1 nuclease up to the start codon of the structural protein sequence. The synthetic DNA sequence comprising the 3'-tail sequence of the virus is linked to the remaining 5'-terminus. Deletion of the coding sequence for the structural protein is confirmed by isolating Sindbis RNA and using it to infect the cell culture of algae. It was found that the isolated Sindbis RNA was non-infectious under natural conditions.

선택적으로, 코트 단백질에 대한 코딩 서열이 결실되고, E1 및 E2 당단백질에 대한 서열이 신드비스 게놈의 cDNA 사본을 포함하는 벡터내에 있다. 이 경우에, 코트 단백질 코딩 서열이 바이러스의 3'-꼬리에 재부착되도록 AfiII로 부분분해되고, 재결합됨에 의해서 제거된다.Optionally, the coding sequence for the coat protein is deleted and the sequence for the E1 and E2 glycoproteins is in a vector comprising a cDNA copy of the Sindbis genome. In this case, the coat protein coding sequence is partially digested with AfiII to reattach to the 3'-tail of the virus and removed by recombination.

코트 단백질 서열을 제거하는 두번째의 선택적인 방법은 바이러스 핵산의 3'-말단에서 벡터를 자르는 것이다. 상기 바이러스 DNA가 코트 단백질 서열의 개시코돈까지 Bal31 또는 구균 S1 뉴클리아제로 분해됨에 의해서 제거된다(모든 구조 단백질에 대한 서열에 있어서 같은 개시코돈). 3'-꼬리의 서열을 포함하는 합성 DNA 서열이 남은 5'-말단에 연결된다.The second alternative method of removing the coat protein sequence is to cut the vector at the 3'-end of the viral nucleic acid. The viral DNA is removed by digestion with Bal31 or S. aureus nuclease up to the start codon of the coat protein sequence (same start codon for the sequence for all structural proteins). The synthetic DNA sequence comprising the 3'-tail sequence is linked to the remaining 5'-terminus.

코트 단백질에 대한 코딩 서열의 결실은 신드비스 RNA를 분리하고, 이를 사용하여 조류의 세포 배양에 감염시킴으로서 확인한다. 상기 분리된 신드비스 RNA가 자연조건하에서 비감염성인 것이 발견되었다.The deletion of the coding sequence for the coat protein is confirmed by isolating Sindbis RNA and using it to infect the cell culture of algae. The isolated sindbis RNA was found to be non-infectious under natural conditions.

실시예 25Example 25

비전염성 서부형마 뇌척수염 바이러스 누클레오티드 서열의 제조Preparation of Non-Communicative Western Hemp Encephalomyelitis Virus Nucleotide Sequences

서부형마 뇌척수염 바이러스의 유전자 조작 방법이 Garoff등의, Curr. Opin. Biotechnol.9(5):464-9(1998) 및 Weaver등의 J. Virol.71(1):613-23(1997)에 기술되어 있으며, 상기의 두문헌은 참고로 이후에 통합된다. 상기 서부형마 뇌척수염 바이러스(WEEV) 게놈의 완전한 길이의 cDNA 사본이 Hahn등의 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:5997(1988)에 기술되어 있다. 바이러스 코트 단백질 및 그의 인접 E1 및 E2 당단백질 전염성 인자에 대한 서열이 26S RNA 영역에 대해 상응하는 영역에 위치한다. WEEV 게놈의 cDNA 사본을 함유하는 벡터가 적당한 제한효소 및 엑소누클리아제에 의해서 분해되어, 코트 단백질과 E1 및 E2 단백질의 코딩서열(구조 단백질 코딩서열)을 결실시킨다.Genetic engineering of Western hemp encephalomyelitis virus is described in Garr et al., Curr. Opin. Biotechnol. 9 (5): 464-9 (1998) and J. Virol. 71 (1): 613-23 (1997) by Weaver et al., Both of which are hereby incorporated by reference. A full-length cDNA copy of the Western hemp encephalomyelitis virus (WEEV) genome can be found in Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 5997 (1988). The sequence for the viral coat protein and its contiguous El and E2 glycoprotein infectious factors is located in the corresponding region for the 26S RNA region. Vectors containing cDNA copies of the WEEV genome are digested with appropriate restriction enzymes and exonucleases, resulting in deletion of the coding sequence (structural protein coding sequence) of the coat protein and the El and E2 proteins.

예를들면 구조 단백질 코딩 서열이 구조 단백질 서열의 중요한 부분이 제거되도록 NacI로 부분분해하고, 재결합시킴에 의해서 제거된다. 선택적으로 상기 벡터는 구조 단백질 DNA 서열의 3'-말단에서 자른다. 상기 바이러스 DNA가 구조 단백질 서열의 개시코돈까지 Bal31 또는 구균 S1 누클리아제로 분해함에 의해서 제거된다. 바이러스의 3'-꼬리의 DNA 서열이 남은 5'-말단에 연결된다. 구조 단백질에 대한 코딩 서열의 결실이 WEEV RNA를 분리하고, 이를 사용하여 베로(Vero) 세포 배양에 감염시킴에 의해서 확인한다. 상기 분리된 WEEV RNA가 자연조건하에서 비감염성임이 발견되었다.For example, the structural protein coding sequence is removed by partial digestion with Naci and recombination so that an important portion of the structural protein sequence is removed. Optionally the vector is cut at the 3'-end of the structural protein DNA sequence. The viral DNA is removed by digestion with Bal31 or cocci S1 nuclease up to the start codon of the structural protein sequence. The 3'-tail DNA sequence of the virus is linked to the remaining 5'-end. Deletion of the coding sequence for the structural protein is confirmed by separating the WEEV RNA and using it to infect Vero cell culture. The isolated WEEV RNA was found to be non-infectious under natural conditions.

선택적으로, 코트 단백질에 대한 코딩 서열이 결실되고, E1 및 E2 당단백질에 대한 서열이 WEEV 게놈의 cDNA사본을 포함하는 벡터내에 있다. 이 경우에, 코트 단백질 코딩 서열이 바이러스의 3'-꼬리에 재부착되도록 HgiAI로 부분분해하고, 재결합시킴에 의해서 제거된다.Optionally, the coding sequence for the coat protein is deleted and the sequences for the E1 and E2 glycoproteins are in a vector comprising a cDNA copy of the WEEV genome. In this case, the coat protein coding sequence is removed by partial digestion with HgiAI to reattach to the 3'-tail of the virus and recombination.

코트 단백질 서열만을 제거하는 두번째의 선택적인 방법은 바이러스 코트 단백질 서열의 3'-말단에서 벡터를 자르는 것이다. 상기 바이러스 DNA가 코트 단백질 서열의 중요한 부분까지 Bal31 또는 구균 S1 누클리아제로 분해됨에 의해서 제거된다. 3'-꼬리의 서열을 포함하는 합성 DNA 서열이 남은 5'-말단에 연결된다.The second alternative method of removing only the coat protein sequence is to cut the vector at the 3'-end of the viral coat protein sequence. The viral DNA is removed by digestion with Bal31 or aureus S1 nuclease up to a significant portion of the coat protein sequence. The synthetic DNA sequence comprising the 3'-tail sequence is linked to the remaining 5'-terminus.

코트 단백질에 대한 코딩 서열의 결실은 WEEV RNA를 분리하고, 이를 사용하여 베로 세포 배양에 감염시킴으로서 확인한다. 상기 분리된 WEEV RNA가 자연조건하에서 비감염성, 예를들면 생물학적으로 포함되는 것이 발견되었다.The deletion of the coding sequence for the coat protein is confirmed by separating the WEEV RNA and using it to infect Vero cell culture. It has been found that the isolated WEEV RNA is non-infectious, for example biologically included, under natural conditions.

실시예 26Example 26

비감염성 원숭이 바이러스 40 누클레오티드 서열의 제조Preparation of Uninfected Monkey Virus 40 Nucleotide Sequence

원숭이 바이러스의 유전자 조작 방법이 Piechaczek 등의, Nucleic Acids Res. 27(2):426-428(1999) 및 Chittenden등의 J. Virol. 65(11):5944-51(1991)에 기술되어 있으며, 상기의 두 문헌은 참고로 이후에 통합된다. 상기 원숭이 바이러스 40(SV40) 게놈의 완전한 길이의 cDNA 사본이 제조되고, Wychowski 등의 J.Virol. 61:3862(1987)에 기술되어 있는 바와 같이 플라스미드 pCW18의 AccI 자리로 삽입된다. 바이러스 코트 단백질(VP1)의 누클레오티드 서열은 게놈의 위치 1488 내지 2574 사이에 위치한다. SV40 게놈의 DNA 사본을 포함하는 벡터가 적당한 제한효소 및 엑소누클리아제로 분해하여, 코트 단백질 코딩서열을 결실시킨다.Genetic engineering of monkey viruses is described by Piechaczek et al., Nucleic Acids Res. 27 (2): 426-428 (1999) and Chittenden et al. J. Virol. 65 (11): 5944-51 (1991), both of which are hereby incorporated by reference. A full length cDNA copy of the monkey virus 40 (SV40) genome was prepared and produced by Wychowski et al. J. Virol. 61: 3862 (1987) is inserted into the AccI site of plasmid pCW18. The nucleotide sequence of the viral coat protein (VP1) is located between positions 1488 and 2574 of the genome. Vectors containing DNA copies of the SV40 genome are digested with appropriate restriction enzymes and exonucleases to delete the coat protein coding sequence.

예를들면 VP1 코트 단백질 코딩 서열이 BamHI 누클리아제로 부분 분해시킴에 의해서 제거되고, EcoRI으로 처리하여, 클레노우(Klenow) 효소를 채워서, 다시 원형으로 만든다. 코트 단백질 VP1에 대한 코딩 서열의 결실이 SV40 RNA를 분리하고, 이를 사용하여 원숭이 세포 배양에 감염시킴에 의해서 확인한다. 상기 분리된 SV40 RNA가 자연조건하에서 비감염성, 즉 생물학적으로 포함되는 것이 발견되었다.For example, the VP1 coat protein coding sequence is removed by partial digestion with BamHI nuclease and treated with EcoRI to fill the Klenow enzyme and round again. Deletion of the coding sequence for coat protein VP1 is confirmed by separating SV40 RNA and using it to infect monkey cell culture. The isolated SV40 RNA was found to be non-infectious, ie biologically contained under natural conditions.

실시예 27Example 27

시험관내 RNA 전사물에서 유도되는 감염성 바이러스 벡터를 제조하기 위한 새로운 조건New Conditions for Preparing Infectious Viral Vectors Derived from In Vitro RNA Transcripts

본 실시예는 바이러스 벡터에 대해 5' 누클레오티드를 포함하는 높은 감염성의 바이러스 벡터 전사물의 제조방법을 설명한다.This example describes a method for preparing highly infectious viral vector transcripts comprising 5 'nucleotides for viral vectors.

TMV 및 BMV의 서브게놈 cDNA 클론의 라이브러리 구조가 Dawson 등의 Proc.Natl.Acad.Sci USA 83:1832-1836(1986) 및 Ahlquist 등의 Proc.Natl.Acad.Sci USA 81:7066-7070(1984)에 기술되어 있다. 누클레오티드가 T7의 경우에 시험관내 전사에서 프로모터의 전사 개시자리와 TMV의 cDNA의 개시자리사이에 첨가되어, 전사 생성물 수득을 최대화시키고, 감염성을 확인하기위한 바이러스 전사물에 캡을 넣는 것을 필요로 하지 않는다. 적당한 서열은 T7 프로모터 ...TATAG^TATTTT....이고, 여기서, ^는 염기 진행이 전사 개시자리인 것을 나타내고, 진한 글자는 TMV cDNA의 제1 염기이다. 세가지로 접근할 수 있다: 1)전사 개시자리와 TMV cDNA (...TATAGGTATTT... 및 결합된 서열) 사이에 G, GG 또는 GGG 첨가; 2)전사 개시자리와 TMV cDNA (...TATAGNTATTT... 및 결합된 서열) 사이에 G 및 임의 염기(GN 또는 N2) 또는 G 및 두개의 임의 염기(GNN 또는 N3)의 첨가; 3)전사 개시자리와 TMV cDNA (...TATAGTNGTATTT... 및 결합된 서열) 사이에 GT 및 한개의 임의 염기의 첨가. 임의 염기의 사용은 특정의 염기가 cDNA에 부착되는 추가의 누클레오티드에 매우 적당하다는 가설에 근거하며, 이는 TMV(-)가닥 RNA의 3'-말단에서 부착되는 보통의 비주형 염기에 상보적이기 때문이다. 상기는 야생형 서열의 개시오류가 있으면 회복시킨다. GTN은 개시 첨가된 및 네이티브 서열에 대한 두개의 가능한 자리를 모방한 것이고, 네이티브 TMV cDNA 서열을 복구하기위해서 생체내에서 전사 개시 오류를 이용한다. 상기 접근은 표준 분자생물 기술을 사용하여 과량의 G, GG 또는 GGG를 포함하는 벡터내로 TMV 벡터 서열을 발현시키는 GFP를 클로닝하는 것을 포함한다. 마찬가지로, TMV 발현 클론 1056의 완전한 길이의 PCR이 T7 프로모터와 TMV cDNA사이에 N2, N3 및 GTN 염기를 첨가하도록 한다. 결과적으로 상기 PCR 생성물이 pUC계 벡터로 클론된다. 캡화 및 캡화되지 않은 전사물이 시험관내에서 제조되고, 담배 프로토플라스트 또는 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana benthamiana) 식물의 야생형 및 30k 발현 유전자도입체에 접종한다. 결과는 과량의 G, ...TATAGGTATTTT...., 또는 GTC, ...TATAGTCGTATTTT...가 TMV 벡터 RNA 전사물의 5'상에서 추가적인 5' 누클레오티드로서 허용되는 것이 발견되고, 캡화 또는 캡화되지 않은 전사물로서의 원형질체와 식물형상에서 감염성이 있다. 다른 서열은 다른 선택사항을 발견하기위해서 스크린될 수 있다. 분명하게, 감염성 전사물이 과량의 5' 누클레오티드에서 유도될 수 있다.The library structure of subgenomic cDNA clones of TMV and BMV is described in Dawson et al. Proc. Natl. Acad. Sci USA 83: 1832-1836 (1986) and Ahlquist et al. Proc. Natl. Acad. Sci USA 81: 7066-7070 (1984). ). The nucleotide is added between the transcriptional initiation site of the promoter and the initiation site of the cDNA of the TMV in in vitro transcription in the case of T7, maximizing transcription product yield and not requiring capping the viral transcript to confirm infectivity. Do not. A suitable sequence is the T7 promoter ... TATAG ^ TATTTT ...., where ^ indicates that base progression is the transcription initiation site, and the bold letters are the first base of the TMV cDNA. Three approaches are available: 1) addition of G, GG or GGG between the transcription initiation site and the TMV cDNA (... TATAGGTATTT ... and linked sequences); 2) addition of G and any base (GN or N2) or G and two optional bases (GNN or N3) between the transcription initiation site and the TMV cDNA (... TATAGNTATTT ... and bound sequence); 3) Addition of GT and one optional base between transcription initiation site and TMV cDNA (... TATAGTNGTATTT ... and bound sequence). The use of any base is based on the hypothesis that a particular base is very suitable for additional nucleotides attached to the cDNA, because it is complementary to the usual non-template base attached at the 3'-end of the TMV (-) strand RNA. . This recovers if there is an initiation error in the wild type sequence. GTN mimics two possible sites for initiation added and native sequences and utilizes transcription initiation errors in vivo to repair native TMV cDNA sequences. This approach involves cloning the GFP expressing the TMV vector sequence into a vector comprising excess G, GG or GGG using standard molecular biology techniques. Likewise, the full length PCR of TMV expressing clone 1056 causes the addition of N2, N3 and GTN bases between the T7 promoter and TMV cDNA. As a result, the PCR product is cloned into a pUC-based vector. Encapsulated and uncapsulated transcripts are prepared in vitro and inoculated into wild type and 30k expressing transgenes of tobacco protoplasts or Nicotiana benthamiana plants. The results indicate that excess G, ... TATAGGTATTTT ...., or GTC, ... TATAGTCGTATTTT ... are found to be acceptable as additional 5 'nucleotides on the 5' of the TMV vector RNA transcript, and are not capped or encapsulated. It is infectious in protoplasts and plant shapes as transcripts. Different sequences can be screened to discover different options. Clearly, infectious transcripts can be derived from excess 5 'nucleotides.

GTC 기능 벡터를 수득하는 GTN 전략의 추정의 기계적인 기능에 근거한 다른 유도체는 바이러스 cDNA의 5' 대부분의 nt를 진행시키는 다수의 GTN 모티프를 사용하거나 또는 TMV 게놈의 5'-말단의 더 큰 영역을 복제하는 것이다. 예를들면: TATA^GTNGTNGTATT... 또는 TATA^GTNGTNGTNGTNGTATT... 또는 TATA^GTATTTGTATTT... 상기 방법으로, 복제 매개 복구 기작이 전사 RNA의 5'-말단에서 다수의 인식 서열을 사용하여 가능하게 한다. 복제된 후대는 야생형 바이러스 5' 바이러스 서열을 산출하는 역전사의 결과를 나타내지만, 도입된 추가적인 염기 서열의 일부 또는 전체를 포함한다. 상기 전략은 야생형 바이러스 게놈에서 유도된 다양한 유전적 배열의 RNA 바이러스 또는 RNA 바이러스 벡터의 범위에서 적용될 수 있다. 상기는 벡터로서 사용되는 바이러스의 서열에 대해서 특정의 서열을 사용할 것이 요구된다.Other derivatives based on the mechanical function of the estimation of the GTN strategy to obtain a GTC function vector use a number of GTN motifs that advance the 5'most nt of the viral cDNA, or a larger region at the 5'-end of the TMV genome. It is a duplicate. For example: TATA ^ GTNGTNGTATT ... or TATA ^ GTNGTNGTNGTNGTATT ... or TATA ^ GTATTTGTATTT ... In this way, replication mediated repair mechanisms are possible using multiple recognition sequences at the 5'-end of the transcription RNA. do. Replicated progeny show the result of reverse transcription that yields the wild type virus 5 ′ viral sequence, but include some or all of the additional base sequence introduced. The strategy can be applied in the range of RNA viruses or RNA viral vectors of various genetic arrangements derived from the wild type viral genome. It is required to use a specific sequence for the sequence of the virus used as a vector.

실시예 28Example 28

캡화되지 않은 전사물의 감염성Infectivity of uncapsulated transcripts

두개의 TMV계 바이러스 발현 벡터가 초기에 바이러스 cDNA 서열(...TATAGTATT...)에 의한 T7 프로모터를 포함하는 pBTI 1056과, 과량의 구아닌 잔기에 의한 T7 프로모터(밑줄)를 포함하는 pBTI SBS60-29, 그리고 바이러스 cDNA 서열(...TATAGGTATT...)에서 사용되었다. 양쪽의 발현 벡터는 국부적인 감염자리 및 감염된 식물의 전체 감염된 조직내에서 서어클 3 셔플된 녹색 형광 단백질(GFPc3)을 발현한다. 각 플라스미드의 전사가 캡 유사물이 없이(캡화되지 않음) 또는 rGTP(캡화)와 유사한 RNA 캡의 8배 이상의 농도 존재하에서 실시된다. 전사가 연마제와 혼합되고, 야생형 니코티아나 벤타미아나(Nb) 식물의 확장된 오래된 잎 및 TMV UI 30k 이동 단백질 도입유전자(Nb 30k)를 발현시키는 Nb식물상에 접종한다. 접종 4일후(dpi) 장파장 UV광이 사용되어, 접종된 식물의 잎에서 감염된 자리의 수를 판정한다. 전체적으로, 감염되지 않은 조직이 접종된 바이러스의 관 이동을 나타내는 구조적인 감염의 외형에 대해 4dpi에서 모니터한다. 표 1은 하나의 대표적인 실험에서 나온 데이타를 개시한다.Two TMV-based viral expression vectors initially consisted of pBTI 1056 comprising the T7 promoter by viral cDNA sequence (... TATAGTATT ...) and pBTI SBS60- including the T7 promoter (underlined) by excess guanine residues. 29, and in the viral cDNA sequence (... TATAGGTATT ...). Both expression vectors express the Circle 3 shuffled green fluorescent protein (GFPc3) in the localized infection site and in the entire infected tissue of the infected plant. Transcription of each plasmid is performed in the absence of a cap analog (not capped) or in the presence of at least 8 times the concentration of an RNA cap similar to rGTP (cap). Transcription is mixed with the abrasive and inoculated onto Nb plants expressing the expanded old leaves of wild-type Nicotiana ventamiana (Nb) plants and the TMV UI 30k mobile protein transgene (Nb 30k). Four days after inoculation (dpi) long wavelength UV light is used to determine the number of infected sites on the leaves of the inoculated plants. Overall, uninfected tissues are monitored at 4 dpi for the appearance of structural infection indicating tube migration of the inoculated virus. Table 1 discloses data from one representative experiment.

구조물structure 국부적인 감염자리Local infection 전신감염Systemic infection NbNb Nb 30kNb 30k NbNb Nb 30kNb 30k pBTI1056pBTI1056 캡화Cap 55 66 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped 캡화되지 않음Not encapsulated 00 55 캡화되지 않음Not encapsulated 캡화 됨Capped PBTI SBS60-29PBTI SBS60-29 캡화Cap 66 66 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped 캡화되지 않음Not encapsulated 1One 55 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped

니코티아나 타바쿰(Nicotiana tabacum) 원형질체가 바이러스 cDNA 서열(TATAGTATT...)에 의한 T7 프로모터를 포함하는 pBTI SBS60의 캡화 또는 캡화되지 않은(상기에 기술되지 않음) 전사물로 감염된다. 상기 발현 벡터가 또한 감염된 세포 및 조직내 GFPc3 유전자를 발현시킨다. 니코티아나 타바쿰 원형질체가 1mcl의 각각의 전사물로 형질감염된다. 대략 감염 36시간후 형질감염된 원형질체가 UV 조사하에서 GFPc3 발현을 보이는 세포를 볼 수 있다. 캡화 PBTI SBS60 전사물로 형질감염된 세포의 대략 80%가 GFP 발현을 보이는 반면에, 캡화되지 않은 전사물로 형질 감염된 5%의 세포가 GFP 발현을 보인다. 상기 실험은 많은 양의 캡화되지 않은 접종원으로 반복한다. 이 경우에, 세포의 높은 비율로, 〉30%가 캡화되지 않은 전사물로 감염되는 것이 발견되었으며, 더 많은 양의 캡화 전사물로 감염된 〉90%의 세포가 감염된다.Nicotiana tabacum protoplasts are infected with a capped or uncapsulated (not described above) transcript of pBTI SBS60 comprising a T7 promoter by viral cDNA sequence (TATAGTATT ...). The expression vector also expresses the GFPc3 gene in infected cells and tissues. Nicotiana tabacum protoplasts are transfected with 1 mcl of each transcript. Approximately 36 hours after infection, the transfected protoplasts can be seen showing cells showing GFPc3 expression under UV irradiation. Approximately 80% of cells transfected with capped PBTI SBS60 transcript show GFP expression, while 5% of cells transfected with uncapsulated transcript show GFP expression. The experiment is repeated with a large amount of uncapsulated inoculum. In this case, a high proportion of cells was found to infect> 30% with uncapsulated transcripts, and> 90% of cells infected with higher capped transcripts.

상기 결과는 과학문헌 및 등록된 특허기술(Ahlquist등의 U.S.특허 제5,466,788호)에 대해서, 바이러스 발현 벡터에 대한 캡화되지 않은 전사물은 양쪽의 식물 및 식물세포에서 감염되었지만, 그러나 다소 특정의 감염성을 가졌다. 그러므로 캡핑은 식물에서 바이러스 발현 벡터의 감염시키는 것은 필수조건은 아니며, 캡핑은 단지 감염의 효율성을 증가시킨다. 상기 감소된 효율성이 어느 정도 극복되면, 식물 또는 식물세포에 대한 감염반응에서 실험관내 과량의 전사 생성물을 제공한다.The results indicate that, for scientific literature and registered patents (US Pat. No. 5,466,788 to Ahlquist et al.), Uncapsulated transcripts for viral expression vectors were infected in both plants and plant cells, but with somewhat specific infectivity. Had Therefore, capping is not a prerequisite for infection of viral expression vectors in plants, and capping only increases the efficiency of infection. When this reduced efficiency is overcome to some extent, it provides an in vitro excess transcription product in an infection response to a plant or plant cell.

유전자도입 식물내 TMV의 30k 이동 단백질의 발현은 캡화되지 않은 전사물 대 캡화 전사물의 상대 특이적 감염성을 동일화하는 예기치 못한 효과를 갖는다. 상기 효과 이외의 기작은 완전하게 이해되지 않지만, 예비복제 세포성 분해에서 감염된 세포내 갭화되지 않은 전사물을 안정화시키는 이동 단백질의 RNA 결합 활성을 보인다.Expression of the 30k migrating protein of TMV in transgenic plants has the unexpected effect of equating the relative specific infectivity of the uncapsulated transcript versus the capped transcript. Mechanisms other than these effects are not fully understood, but show the RNA binding activity of the mobile protein which stabilizes infected intracellular gapped transcripts in pre-clone cellular degradation.

바이러스 cDNA의 제1 염기와 T7 프로모터사이에 위치한 과량의 구아닌 잔기는 파아지 중합효소로의 이전의 작업으로 예측된 것과 같이 RNA 전사물의 양을 증가시킨다. 상기 중합효소는 ...TATAG에서보다 ...TATAGG 또는 ...TATAGGG에서 더 효율적으로 개시되는 경향이 있다. 상기는 반응당 더 많은 양이 합성되어 감염성을 향상시키는 캡화되지 않은 전사물의 상대 감염성에 직접적인 영향을 미친다.Excess guanine residues located between the first base of the viral cDNA and the T7 promoter increase the amount of RNA transcript as predicted by previous work with phage polymerase. The polymerases tend to be initiated more efficiently in ... TATAGG or ... TATAGGG than in ... TATAG. This has a direct effect on the relative infectivity of uncapsulated transcripts, where more amounts are synthesized per reaction to enhance infectivity.

pBTI1056 GTN#28의 캡 의존성 전사물에 관한 데이타Data on cap dependent transcripts of pBTI1056 GTN # 28

GTC 염기(진한글씨)에 의한 T7 프로모터(밑줄), 그리고 바이러스 cDNA 서열(...TATAGTCGTATT...)을 포함하는 TMV계 바이러스 발현 벡터 pBTI 1056 GTN#28. 상기 발현 벡터가 국부적인 감염자리 및 감염된 식물의 전체 감염된 조직내에서 서어클 3 셔플된 녹색 형광 단백질(GFPc3)을 발현한다. 상기 벡터는 캡 유사물이 없이(캡화되지 않음) 또는 존재(캡화)하 시험관내에서 전사한다. 전사가 연마제와 혼합되고, 야생형 니코티아나 벤타미아나(Nb) 식물의 확장된 오래된 잎 및 TMV UI 30k 이동 단백질 도입유전자(Nb 30k)를 발현시키는 Nb 식물상에 접종한다. 접종 4일후(dpi) 장파장 UV광이 사용되어, 접종된 식물의 잎에서 감염된 자리의 수를 판정한다. 전체적으로, 감염되지 않은 조직이 접종된 바이러스의 관 이동을 나타내는 전신감염의 외형에 대해 4dpi에서 모니터한다. 표 2는 11dpi에서 두개의 대표적인 실험에서 나온 데이타를 개시하고 있다.TMV-based viral expression vector pBTI 1056 GTN # 28 comprising a T7 promoter (underlined) by GTC base (in deep letters), and a viral cDNA sequence (... TATAGTCGTATT ...). The expression vector expresses Circle 3 shuffled green fluorescent protein (GFPc3) in localized infection sites and in the entire infected tissue of infected plants. The vector is transcribed in vitro with or without cap analogs (uncapsulated) or in the presence (capsulated). Transcription is mixed with the abrasive and inoculated on Nb plants expressing the expanded old leaves of wild-type Nicotiana ventamiana (Nb) plants and the TMV UI 30k mobile protein transgene (Nb 30k). Four days after inoculation (dpi) long wavelength UV light is used to determine the number of infected sites on the leaves of the inoculated plants. Overall, uninfected tissues are monitored at 4 dpi for the appearance of systemic infection indicating tube migration of the inoculated virus. Table 2 discloses data from two representative experiments at 11 dpi.

구조물structure 국부적인 감염자리Local infection 전신감염Systemic infection NbNb Nb 30kNb 30k NbNb Nb 30kNb 30k 30k실험 1pBTI1056 GTN#2830k Experiment 1pBTI1056 GTN # 28 캡화Cap 1818 2525 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped 캡화되지 않음Not encapsulated 22 44 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped 실험 2pBTI1056 GTN#28Experiment 2pBTI1056 GTN # 28 캡화Cap 88 1212 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped 캡화되지 않음Not encapsulated 33 77 캡화 됨Capped 캡화 됨Capped

상기 데이타는 부가적으로 식물 바이러스 발현 벡터에 의한 감염을 개시하기위하여 캡화되지 않은 전사물의 사용에 관련된 청구항을 지지하며, 시험관내 전사물의 5'-말단에서 과량의 비바이러스성 누클레오티드의 도입이 캡화되지 않은 전사물의 감염성을 방해하지 않는 것을 입증하였다.The data additionally support the claims relating to the use of uncapsulated transcripts to initiate infection with plant virus expression vectors, and the introduction of excess nonviral nucleotides at the 5′-end of the in vitro transcript is not capped. It has been demonstrated that it does not interfere with the infectivity of untranscribed transcript.

실시예 29Example 29

생체내 식물에서 내인성 단백질분해 활성을 억제하는 방법Method of inhibiting endogenous proteolytic activity in plants in vivo

식물에서 나타나는 유발 인식 및 반응 캐스케이드는 환경적인 스트레스와 식물 생존반응사이에 필수적인 관계를 형성한다. 많은 생성물은 여기에 한정되지는 않지만, 프로테아제, 프로테아제 억제제, 알카로이드 및 다른 대사물을 포함하는 환경적인 자극 또는 병원체 감염에 의해서 유발된다. Glazebrook등의 Annu. Rev. Gen. 31:547-569(1997); Grahm등의 J. Biol. Chem. 260:6555-6560(1985) 및 Ryan등의 Ann. rev. Cell Dev. Biol. 14:1-17(1998), 모두 참고문으로 이후에 통합된다. 상기 인식 및 반응 경로의 성분은 거의 이해되지 않지만, 그러나 유전적으로 향상된 작물에서 유입 특성에 대한 놀라운 실제값을 갖는다. 돌연변이 유발 또는 생화학의 전통적인 방법에서는 느리게 진행되고 우리의 이해를 크게 향상시켰다. 그러나 상기 경로가 설명, 이해 및 개발된다면, 발견 방법이 빨라질수록 문제점을 경험해야한다. 특정의 내인성 숙주 유전자의 발현을 억제하거나 또는 유전자 생성물의 과잉발현될 수 있는 바이러스 발현 벡터는 반응 경로에 기여되는 생성물의 유전자의 특성을 발견하도록 유일한 방법을 제공한다.Induced awareness and response cascades in plants form an essential relationship between environmental stress and plant survival responses. Many products are caused by environmental stimuli or pathogen infection, including but not limited to proteases, protease inhibitors, alkaloids and other metabolites. Annu, Glazebrook et al. Rev. Gen. 31: 547-569 (1997); Grahm et al. J. Biol. Chem. 260: 6555-6560 (1985) and Ryan et al. rev. Cell Dev. Biol. 14: 1-17 (1998), all later incorporated by reference. The components of the recognition and reaction pathways are hardly understood, but have surprising real value for influx properties in genetically improved crops. Traditional methods of mutagenesis or biochemistry progress slowly and greatly improve our understanding. However, if the pathway is described, understood and developed, the faster the discovery method, the more experienced the problem. Viral expression vectors, which may inhibit the expression of certain endogenous host genes or may overexpress the gene product, provide a unique way to discover the properties of the gene of the product contributing to the reaction pathway.

본 실시예는 식물내 재조합 단백질의 발현 및 정제를 방해하는 내인성 식물 프로테아제를 억제하는 방법을 기술하고 있다. 특히, 본 실시예는 바이러스 벡터-발현 재조합 단백질의 분해에 대한 플란타(planta)에서 단백질분해 활성을 억제하는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 또한 안정한 형질전환계 또는 내인성 식물 단백질을 통해 발현되는 재조합 단백질의 보호에 적용된다. 바이러스 벡터가 N-말단 시그날 펩티드 서열을 포함하도록 제조되어진다. 상기 서열은 세포 표면으로 2차 경로를 통해 재조합 단백질에 관련된 것이며, 식물에서 세포간 유액(IF)내 축적된다(Kermode, Critical Reviews in Plant Sciences 15(4):285-423(1996), 참고문으로 이후에 통합된다). 몇가지 경우에, 표적 단백질이 생체내에서 비정상적으로 분해된다. 세개의 예는 포유류 성장 호르몬, 단일 사슬 항체 및 조류의 인터페론을 포함한다. 생체내 IF내 잔류시간은 면역블롯팅에 의한 검출과 같이 분해 생성물의 축적을 이끈다. 분해는 생체내에서 완벽하거나 또는 시험관내에서 계속되어 IF 추출된다(동시 계속출원인 U.S. 특허 출원번호 제09/037,751호, 이후에 참고문으로 통합됨). UVP 겔염기/겔블롯-프로 소프트웨어를 사용하여 웨스턴 블롯의 정량화에서 발현된 단백질의 40-50% 이상이 분해되는 것이 밝혀졌다.This example describes a method of inhibiting endogenous plant proteases that interfere with the expression and purification of recombinant proteins in plants. In particular, this example discloses a method of inhibiting proteolytic activity in planta against degradation of viral vector-expressing recombinant proteins. The method also applies to the protection of recombinant proteins expressed through stable transformation systems or endogenous plant proteins. Viral vectors are prepared to include an N-terminal signal peptide sequence. The sequence relates to recombinant proteins via secondary pathways to the cell surface and accumulates in intercellular fluid (IF) in plants (Kermode, Critical Reviews in Plant Sciences 15 (4): 285-423 (1996), Ref. Is subsequently incorporated). In some cases, target proteins are abnormally degraded in vivo. Three examples include mammalian growth hormones, single chain antibodies and avian interferons. Retention time in IF in vivo leads to accumulation of degradation products, such as detection by immunoblotting. Degradation is either complete in vivo or continued in vitro for IF extraction (simultaneous application of U.S. Patent Application No. 09 / 037,751, hereafter incorporated by reference). It was found that at least 40-50% of the expressed protein was degraded in the quantification of Western blot using UVP gelbase / gelblot-pro software.

우리는 식물 단백질분해 활성을 억제하기위해서 시험관내 실험을 고안하였다. 우리가 시험관내 분리된 IF 프랙션으로 프로테아제 억제제가 첨가되는 경우, 우리의 재조합 단백질의 분해를 추가적으로 억제할 수 있다. 또한, 우리는 단백질분해 억제제로 관련되지 않은 바이러스 감염된 식물에서 IF 프랙션을 처리하고 및 공지된 감염성 단백질을 갖는 것을 배양하는 경우, 우리는 프로테아제를 억제하고, 분해로부터 단백질을 보호한다.We have designed an in vitro experiment to inhibit plant proteolytic activity. If we add a protease inhibitor to the in vitro isolated IF fraction, we can further inhibit degradation of our recombinant protein. In addition, when we treat IF fractions in virus infected plants that are not related to proteolytic inhibitors and culture them with known infectious proteins, we inhibit proteases and protect proteins from degradation.

프로테아제 억제제에 의해서 억제되는 식물 프로테아제에 의해서 생체내에서 일어나는 분해를 관찰하기위해서, 우리는 플란타에서 상기 활성을 억제하도록 실험을 고안한다. 프로테아제를 억제하는 세개의 가능한 방법이 하기와 같다:In order to observe degradation in vivo by plant proteases that are inhibited by protease inhibitors, we devise experiments to inhibit this activity in planta. Three possible ways of inhibiting proteases are:

1. 프로테아제 억제제의 재조합 발현1. Recombinant Expression of Protease Inhibitors

식물 프로테아제의 활성이 하기의 결과에 근거한 IF로 분비되는 식물 프로테아제 억제제의 재조합 발현에 의해서 억제될 수 있다:The activity of plant proteases can be inhibited by recombinant expression of plant protease inhibitors secreted into IF based on the following results:

(1)본 발명자는 우리의 바이러스 벡터로 토마토 프로테아제 억제제 유전자를 클론한다(Wingate등의 J. Biol. Chem. 264: 17734-17738(1989), 이후에 참고로 통합된다). 우리는 재조합 억제제 단백질의 발현은 웨스턴 검출에 의해서 IF 프랙션에 있는 것을 입증하였다. 바이러스-발현 프로테아제 억제제는 시험관내 분석에서 식물 프로테아제에 영향을 받는 것이 알려져 있는 우리의 재조합(E.coli-유도) 포유류 성장 호르몬 단백질 가닥을 보호한다;(1) The present inventors clone the tomato protease inhibitor gene with our viral vector (J. Biol. Chem. 264: 17734-17738 (1989) by Wingate et al., Incorporated herein by reference). We demonstrated that expression of the recombinant inhibitor protein is in the IF fraction by Western detection. Virus-expressing protease inhibitors protect our recombinant (E. coli-induced) mammalian growth hormone protein strands that are known to be affected by plant proteases in in vitro assays;

(2)바이러스-발현 프로테아제 억제제가 Zymogram 젤라틴 트리스-글리신 겔상에서 검출되는 것과 같이 생체내에서 IF-국부 프로테아제를 억제한다; 및(2) virus-expressing protease inhibitors inhibit IF-local proteases in vivo as detected on Zymogram gelatin tris-glycine gels; And

(3)바이러스 벡터 프로테아제 억제제 구조물 및 바이러스 벡터 포유류 성장 호르몬 구조물을 함께 접종하여 IF내 성장 호르몬의 부분적인 보호 및 전체 잎내 단백질을 발현시킨다.(3) Viral vector protease inhibitor constructs and viral vector mammalian growth hormone constructs are inoculated together to express partial protection of growth hormone in IF and whole leaf protein.

다른 가능한 접근은 유전자도입 식물 및 바이러스-발현 단백질을 조합하는 것이다. 한가지는 표적 단백질을 발현시키는 유전자도입 식물에서 바이러스 벡터 프로테아제 억제제 구조물을 접종하거나 또는 프로테아제 억제제 유전자도입 식물을 만들 수 있으며, 표적 서열을 발현시키는 바이러스 벡터 구조물로 접종하는 것이다.Another possible approach is to combine the transgenic plant and the virus-expressing protein. One is to inoculate a viral vector protease inhibitor construct in a transgenic plant expressing a target protein or to make a protease inhibitor transgenic plant and to inoculate with a viral vector construct expressing a target sequence.

2. 내인성 프로테아제 억제제의 유도2. Induction of Endogenous Protease Inhibitors

하나는 또한 유도제를 사용하여 식물 프로테아제 억제제의 내인성 제조를 유도한다. 예를들면 자스몬산(JA)이 일반적인 식물 방어기작으로 제조되며, 특정의 프로테아제 억제제를 유도하는 것이 공지되어 있다(Lightner등의 J.Mol.Gen.Genet.241:595-601(1993), 이후에 참고문으로 통합됨). 초식동물 공격에 대항하도록 니코티아나 아테누아타(Nicotiana attenuata)에서 식물 방어 반응을 유도하는데 사용되는 JA의 외인성 용도(Baldwin, PNAS, 95(14):8113-8118(1998), 이후에 참고문으로 통합됨). 재조합 단백질의 특정 내인성 단백질분해에 대항하여 보호되도록, 단백질분해 억제제의 합성을 유도하도록 JA로 식물 물질을 처리하고, 표적 서열을 발현시키는 바이러스 벡터 구조물을 접종한다.One also uses inducers to induce endogenous preparation of plant protease inhibitors. Jasmonic acid (JA), for example, is produced by general plant defense mechanisms and it is known to induce specific protease inhibitors (J. Mol. Gen. Genet. 241: 595-601 (1993) by Lightner et al. Incorporated by reference). Exogenous use of JA used to induce plant defense responses in Nicotiana attenuata to combat herbivore attacks (Baldwin, PNAS, 95 (14): 8113-8118 (1998), later for reference) Integrated). To protect against specific endogenous proteolysis of the recombinant protein, the plant material is treated with JA to induce the synthesis of proteolytic inhibitors and inoculated with viral vector constructs expressing the target sequence.

바이러스 발현 벡터를 사용하여 유전자 발견 프로그램에 사용되는 숙주 식물에서 소망하는 표현형은 세포기질, 분비경로 또는 아포플라스트에서 단백질분해 활성을 감소시켜서, 바이러스 제조된 단백질의 반감기를 증가시킨다. 상기는 생화학, 성장 및 생장에 바이러스 발현된 단백질이 영향을 준다. 빠르고 또는 성숙된 분해가 측정가능한 효과를 내도록 필수적인 허용한계미만으로 발현된 단백질의 양을 감소시킨다. 구조적인 경로에 의해서 유도되는 것과 같은 프로테아제 억제제의 유전자도입 발현(Ryan등의 Ann.Rev.Cell Dev. Biol. 14:1-17(1998))은 억제제를 연속적으로 공급함에 의해서 특정의 분해과정을 느리게한다. 반대로, 상기 실시예에서 약술한 바와같이, JA로 바이러스 벡터 감염된 식물을 처리하고, 반응경로를 유도하고, 감염/처리된 식물에서 다양한 억제제를 발현시킨다. 두가지의 방법으로, 특정 프로테아제 억제제 발현 또는 반응 캐스케이드의 유도에 의해서, 유전자 생성물의 새로운 기능을 검출하는데 요구조건인 많은 단백질의 반감기가 증가된다.Desired phenotypes in host plants used in gene discovery programs using viral expression vectors reduce proteolytic activity in cell substrates, secretory pathways or apoplasts, thereby increasing the half-life of the virus produced protein. This is influenced by virally expressed proteins on biochemistry, growth and growth. Fast or mature degradation reduces the amount of protein expressed below the acceptable limits necessary for a measurable effect. Transgenic expression of protease inhibitors, such as those induced by structural pathways (Ann. Rev. Cell Dev. Biol. 14: 1-17 (1998) by Ryan et al.), Provides for specific degradation processes by continuously supplying inhibitors. Slow down Conversely, as outlined in the above examples, JA is treated with viral vector infected plants, induces response pathways and expresses various inhibitors in infected / treated plants. In both ways, by inducing specific protease inhibitor expression or reaction cascades, the half-life of many proteins, which is a requirement for detecting new functions of gene products, is increased.

실시예 30Example 30

시험관내 돌연변이유발 및/또는 재조합에 의해서 생성되는 서열 변이체의 라이브러리가 발현되도록 바이러스 벡터의 사용에 의해서 최적 RNA 및 단백질 활성의 선택Selection of optimal RNA and protein activity by the use of viral vectors to express a library of sequence variants produced by in vitro mutagenesis and / or recombination

DNA 조작은 복구 돌연변이화 방법이고, 시험관내 재조합에서, 관심이 있는 유전자의 임의 분별 및 재조합을 실시하여 관련되지만, 동일하지는 않은 유전자 서열을 만든다. Stemmer등의 U.S. 특허 제5,830,721호 및 제5,811,238호, 이후에 참고문으로 통합된다. 분별은 한정된 양의 누클리아제로 DNA 서열로 처리함으로서 실시되고, 통상 재조합은 두단계를 요구한다: 먼저 국부 상동성에 근거한 절편이 재부착되도록 하는 프라이머가 없는 PCR, 그리고 프라이머가 PCR로 들어가서 완전한 길이의 조합된 절편이 회수된다. 상기 접근의 잇점은 많이 있다: (1)유전자 또는 서열 기능은 변경을 요구하는 서열내에서 먼저 자리를 결정하지 않고 최적화 또는 향상시킬 수 있다; (2)"향상된" 서열의 몇 세대가 적당한 선택을 제공하여, 자연환경에 의해서 얻어질 수 없는 적당한 프레임을 생성할 수 있다; (3)모든 종류의 돌연변이화가 유전자 서열을 통해서 임의적으로 분산되고, 제공되는 서열의 유전자를 제공하도록 "포화"된다. Crameri등의 Nature Biotech. 14:315(1996); Crameri등의 Nature Biotech. 15:436(1997); Zhang등의 Proc.Natl.Acad.Sci. USA 94:4504(1997); Zhao와 Arnold, Proc. Natl. Acad.Sci.USA 94:7997(1997).DNA manipulation is a repair mutagenesis method, and in vitro recombination involves performing any fractionation and recombination of the gene of interest to produce related but not identical gene sequences. U.S. by Stemmer et al. Patents 5,830,721 and 5,811,238, hereafter incorporated by reference. Fractionation is performed by treatment of DNA sequences with a finite amount of nuclease, and recombination usually requires two steps: first, a primer-free PCR that allows reattachment of fragments based on local homology, and primers that enter the PCR to full length. The combined section of is recovered. There are many advantages of this approach: (1) Gene or sequence function can be optimized or improved without first determining the position in the sequence requiring alteration; (2) Several generations of "enhanced" sequences can provide suitable choices, creating suitable frames that cannot be obtained by the natural environment; (3) All kinds of mutations are randomly distributed through the gene sequence and "saturated" to provide the gene of the sequence provided. Nature Biotech, Crameri et al. 14: 315 (1996); Nature Biotech, Crameri et al. 15: 436 (1997); Zhang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 4504 (1997); Zhao and Arnold, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 7997 (1997).

DNA 조작은 소망하는 단백질 활성의 서열을 선택하도록 원핵세포 또는 세포계에 성공적으로 적용되어진다. 그러나, 상기 기술의 완전한 가능성에 필수적인 방법을 통해서 빠르고 높게 생물체를 통해서 조작된 서열을 도입시킬 수 있는 것은 입증되지는 않았다. 본 실시예에서, 발명자들은 조작된 DNA 서열의 개체수를 이루기위해서 식물 바이러스 발현 벡터의 용도를 기술하고 있으며, 식물숙주에 적용하여, 소망하는 성질을 갖는 서열이 선택되고, 추가적으로 특징화된다. 선택되어진 조작된 서열에 의해서 확인되는 성질은 후대 바이러스에 의해서 계승되어진 것이 입증되었다.DNA engineering has been successfully applied to prokaryotic or cellular systems to select sequences of desired protein activity. However, it has not been demonstrated that the engineered sequences can be introduced quickly and highly through organisms through methods essential to the full potential of the technique. In this example, the inventors describe the use of plant viral expression vectors to achieve a population of engineered DNA sequences, and, in the host host, sequences having desired properties are selected and further characterized. The properties identified by the engineered sequences selected were proved to be inherited by later viruses.

바이러스 발현 벡터에서 향상될 수 있는 두가지 측면은 하기와 같다: (1)식물에서 용이한 방법에 의해서 국부적으로 및 전체적으로 이동할 수 있고, (2)외래의 유전자 발현의 더 큰 수준을 요구함. 상기 두가지의 기능은 잠재적으로 30kDa ORF로 변형됨에 의해서 영향을 받을 수 있다. 30kDa 코딩 영역내 기능은 이동 단백질(MP), 비리온 조합체의 바이러스 기원 및 코트 단백질 합성에 사용된 서브게놈 프로모터를 포함한다. 상기는 대부분의 토바모바이러스 벡터내 외래 유전자 서열의 발현에 사용된다. 바이러스 개체내 자연변이가 향상된 특성의 선택을 위한 기질일 수 있고, 바이러스 벡터는 그들의 수행에 있어서 놀라운 향상을 이끈다는 것이 입증되었다. 상기 작업은 추가적으로 30kDa ORF내 단일 또는 다수의 아미노산 치환은 바이러스 벡터의 이동성에 중요한 효과를 제공하는 것을 볼 수 있다. 통합된 전체의 RNA, 단백질 서열과 같이 게놈적으로 바이러스 기능은 30kDa ORF와 같은 개개의 성분 또는 전체 식물 바이러스 게놈이 식물 바이러스 벡터 수행을 향상시키기위해서 조작되어야한다고 제시되었다. 상기 문헌에서 조작은 식물상에 접종하여 조작된 외래의 유전자 개체에 대한 식물 바이러스 벡터를 사용하여 최적화된 활성을 갖는 유전자 생성물이 선택될 수 있다. 식물 바이러스 벡터는 최적화된 활성을 선택하기위해서 식물로 유전자를 셔틀하는 방법이다. 다른 방법, 일시적인 또는 안정한 발현방법이 식물 바이러스 벡터의 능력을 매치시키고, 식물 활성에 있어서 최적화된 유전자를 개발한다.Two aspects that can be improved in viral expression vectors are as follows: (1) they can migrate locally and globally by easy methods in plants, and (2) require higher levels of foreign gene expression. Both functions can potentially be affected by transformation to 30 kDa ORF. Functions within the 30 kDa coding region include the mobile protein (MP), viral origin of the virion combination, and the subgenomic promoter used for coat protein synthesis. It is used for the expression of foreign gene sequences in most tobamovirus vectors. It has been demonstrated that natural variation in viral individuals can be a substrate for the selection of improved properties, and viral vectors lead to surprising improvements in their performance. This work additionally shows that single or multiple amino acid substitutions in the 30 kDa ORF provide an important effect on the mobility of the viral vector. Genomically, viral functions such as integrated whole RNA and protein sequences have been suggested that individual components, such as the 30 kDa ORF, or the entire plant viral genome should be engineered to enhance plant viral vector performance. The manipulations in this document can be selected for gene products with optimized activity using plant viral vectors against foreign genetic entities engineered by inoculation on plants. Plant viral vectors are a way to shuttle genes to plants to select optimized activity. Other methods, transient or stable expression methods, match the capabilities of plant viral vectors and develop genes optimized for plant activity.

서열 변이체의 하우스 라이브러리에 식물 바이러스의 능력을 입증할 수 있는 실험은 니코티아나 타바쿰에 이동성에 대해서 TMV U1에서 30kDa 이동 단백질에 대해 코딩 서열을 최적화에 집중되고, 서브게놈 프로모터 활성은 코트 단백질 mRNA 제조를 초래한다. 염기 발현 벡터인 p30B GFP가 조작된 벡터에 대해 소망하는 바와 같이 변형된 방법으로 사용된다. p30B GFP 벡터가 5'NTR, 복제효소 유전자(126 및 183kDa 단백질), 서브게놈 프로모터와 결합된 이동단백질 유전자 및 U1 코트 단백질 유전자에서 유도된 RNA 리더를 포함하는 TMV U1 감염성 cDNA(염기 1-5756)이다. 다음의 RNA 리더는 유일한 PacI 자리 및 녹색 형광 단백질(GFP) 유전자이다. 다음의 유일한 XhoI 자리, TMV U1 3'NTR의 일부를 갖는 클론, 다음으로 서브게놈 프로모터, 코트 단백질 유전자 및 TMV U5종에서 3'NTR.Experiments capable of demonstrating the ability of plant viruses to house libraries of sequence variants focus on optimizing coding sequences for 30 kDa transfer proteins at TMV U1 for mobility in Nicotiana tabacum, and subgenomic promoter activity was used to coat protein mRNA preparation. Results in. The p30B GFP, a base expression vector, is used in a modified manner as desired for engineered vectors. TMV U1 infectious cDNA (bases 1-5756), wherein the p30B GFP vector comprises a 5'NTR, a transcriptase gene (126 and 183 kDa protein), a mobile protein gene coupled to a subgenomic promoter and an RNA leader derived from the U1 coat protein gene to be. The next RNA leader is the only PacI site and the green fluorescent protein (GFP) gene. The only XhoI locus following, a clone with a portion of TMV U1 3'NTR, followed by a 3'NTR in subgenomic promoter, coat protein gene and TMV U5 species.

프로젝트의 첫번째 단계는 조작된 DNA 절편을 재도입시킨 벡터의 구조물을 요구한다. 상기 중합효소 사슬 반응(PCR)이 사용되어 T7 프로모터, 5'-비해독영역(NTR)과 126 및 183kDa 복제효소 단백질에 대한 리딩 프레임으로 이루어진 TMV 벡터 p30B에서 DNA 절편을 증폭시킨다. 상기 5' 프라이머가 T7 프로모터 및 TMV 게놈의 초기 염기를 덮고, 두번째 프라이머는 TMV의 30kDa MP에 대해 개시코돈주위를 변형시킨다. 상기는 DNA 절편을 AvrII로서 30B GFP d30K로 불리는 변형된 벡터에 연결시켜서 PacI 제한 엔도누클리아제로 절편을 분해한다.The first phase of the project calls for constructing the vector to reintroduce the engineered DNA fragment. The polymerase chain reaction (PCR) is used to amplify DNA fragments in the TMV vector p30B consisting of a T7 promoter, a 5'-nontranslated region (NTR) and a reading frame for 126 and 183 kDa kinase proteins. The 5 ′ primer covers the initial base of the T7 promoter and TMV genome, and the second primer modifies the periphery codon for 30 kDa MP of TMV. This connects DNA fragments as AvrII to a modified vector called 30B GFP d30K to digest the fragments with PacI restriction endonuclease.

상기 변형은 변형된 30kDa 유전자 절편을 바이러스 벡터로 삽입시키고, 식물세포, 조직 또는 식물체내에서 이를 발현시킨다. 야생형 GFP ORF는 리포터 유전자이고, 이는 장파장 UV광하에서 관찰되는 바와 같이 가시적인 수준의 형광성은 식물조직내 존재하는 GFP단백질의 수준으로 직접 보정된다. 상기는 GFP를 발현시키는 다른 바이러스 벡터 발현에 의해서 입증되어지고, 각각은 다른 세기의 서브게놈 프로모터를 가지며, 식물에서 감염되고, 안티-GFP 항체를 사용하여 웨스턴 블로팅 및 UV형광법에 의해서 GFP 수준이 측정된다.The modification inserts the modified 30kDa gene segment into a viral vector and expresses it in plant cells, tissues or plants. Wild type GFP ORF is a reporter gene, which is directly corrected to the level of GFP protein present in plant tissues as observed under long wavelength UV light. This is evidenced by the expression of other viral vectors expressing GFP, each with a different intensity of the subgenomic promoter, infected in plants, and the level of GFP by Western blotting and UV fluorescence using anti-GFP antibodies. Is measured.

30kDa 유전자의 조작방법은 Crameri등의 Nature Biotech. 15:436(1997)에 기술되어 있으며, 하기의 단계들을 포함한다. 코트 단백질 RNA 리더를 포함하는 30kDa 유전자 절편은 프라이머를 사용하여 토바모바이러스 발현 벡터에서 증폭시킨다:TMVU1 30k5'A(5'-GGCCCTAGGATGGCTCTAGTTGTTAAAGG-3'(서열번호:49)과 3-5' Pac 프라이머(5'-GTTCTTCTCCTTTGCTAGCCATTTAATTAATGAC-3')(서열번호:50). 상기 PCR DNA 생성물이 겔 분리되고, DNaseI으로 불완전하게 분해된다. 500bp 이하의 DNA 절편이 DEAE 블롯팅 페이퍼 기술을 사용함에 의해서 분리되고, 용출된다. 정제된 DNA 절편이 taq DNA 중합효소와 함께 혼합되고, 40사이클동안 "재조합"된다. "재조합"반응은 적당하게 800-850bp의 DNA 밴드용 겔전기영동에 의해서 분석된다. 대략 1mcl의 "재조합" 반응은 재조합된 절편의 말단 DNA 말단에 잡종화되는 프라이머 TMV U1 30K 5'A 및 3-5'Pac를 사용하여 PCR을 실시한다. 상기 재조합 절편은 겔분리되고, 제한효소 AvrII 및 PacI(말단 프라이머내 존재하는 자리)로 분해되어, AvrII 및 PacI로 분해된 p30B d30k ANP로 클로닝된다.Manipulation of 30kDa gene is described in Crameri et al. Nature Biotech. 15: 436 (1997), which includes the following steps. A 30kDa gene segment containing coat protein RNA leader is amplified in the tobamovirus expression vector using primers: TMVU1 30k5'A (5'-GGCCCTAGGATGGCTCTAGTTGTTAAAGG-3 '(SEQ ID NO: 49) and 3-5' Pac primer ( 5'-GTTCTTCTCCTTTGCTAGCCATTTAATTAATGAC-3 ') (SEQ ID NO: 50) The PCR DNA product is gel separated and incompletely digested with DNase I. DNA fragments of 500 bp or less are separated by using DEAE blotting paper technology and eluted. Purified DNA fragments are mixed with taq DNA polymerase and "recombined" for 40 cycles. "Recombination" reactions are appropriately analyzed by gel electrophoresis for DNA bands of 800-850 bp. Recombination "reaction is carried out PCR using primers TMV U1 30K 5'A and 3-5'Pac hybridized to the terminal DNA terminus of the recombinant fragment. The recombinant fragment is gel-separated and restriction enzymes AvrII and PacI (terminal) In primer Decomposes to place the material), it is cloned into the p30B d30k ANP digested with PacI and AvrII.

p30B d30k ANP로 조작된 유전자의 결찰은 5개의 분리된 실험에서 100 내지 50,000개를 포함하는 서열의 라이브러리를 제공한다. 변이체 30kDa 코딩영역의 라이브러리를 갖는 바이러스 벡터가 T7 RNA 중합효소로 전사되고, 표준 PEG 형질감염에 의해서 시료당 0.5×106의 니코티아나 타바쿰 원형질체로 접종된다. 세포에 접종하고 24시간후 소망하는 바와같이 서브게놈 프로모터 활성에서 가능한 효과 및 GFP 축적의 가능한 다른 수준을 나타내는 개개의 세포에서 GFP 형광의 다양한 세기를 보인다. 세포는 접종 48시간동안 배양하고, 원심분리에 의해 수득하여, 얼림/녹음을 사용하여 분해시키고, 막자사발로 연마한다. 원형질체에 축적된 비리온이 연마에 의해서 방출된다.Ligation of genes engineered with p30B d30k ANP provides a library of sequences containing between 100 and 50,000 in five separate experiments. Viral vectors with a library of variant 30 kDa coding regions are transcribed with T7 RNA polymerase and inoculated with 0.5 × 10 6 nicothia or tabacum protoplasts per sample by standard PEG transfection. Twenty-four hours after inoculation with the cells, as desired, various intensities of GFP fluorescence are shown in the individual cells, showing possible effects on subgenomic promoter activity and possible other levels of GFP accumulation. Cells are incubated for 48 hours of inoculation, harvested by centrifugation, digested using freeze / record, and ground with a mortar. The virions accumulated in the protoplasts are released by polishing.

그리고 원형질체 추출물이 TMV U1 30kDa 이동 단백질을 발현시키는 야생형 유전자도입 니코티아나 타바쿰 c.v. MD609의 잎에 접종한다. 접종후 3 내지 5일후 국부적으로 감염된 자리가 관찰되고 GFP를 발현시킨다. 다양한 세기의 GFP 형광이 Crameri등의 Nature Biotech.(1996)(GFPc3)의 조작된 GFP 유전자의 바이러스 발현에서 관찰되는 것과 같이 야생형 GFP 유전자로 관찰되는 것으로 다양하다. 라이브러리들 사이의 다양한 향상된 GFP 형광을 발현시키는 바이러스의 발생은 시험된 라이브러리에 의존하여 1/200 내지 1/50 감염 foci을 시험한다. 향상된 GFP 형광을 갖는 국부 감염자리가 잎에서 잘라서 니코티아나 벤타미아나 식물에 접종한다. 상기 밝은 국부 감염된 변이체가 GFP 단백질을 덜 발현시키는 바이러스로 오염된 식물의 접종된 잎에서 정제된다. 상기 더 밝은 GFP 단백질을 발현시키는 바이러스는 개시 p30B GFP 바이러스에서보다 전체 조직에서 GFP 단백질의 다량을 발현시키는 것이 발견되었다. 시퀸싱 및 유전자 연구에서는 GFP 유전자에서 돌연변이가 축적되지 않았으며, 효과가 서브게놈 프로모터를 조절하여 TMV U1 30kDa ORF내 돌연변이화되는 효과를 나타낸다. 더 밝은 GFP 표현형을 갖는 조작된 변이체내 GFP 축적은 안티-GFP sera를 사용하여 식물 추출물의 정량적인 웨스턴 블롯팅에 의해서 측정되는 것과 같이 p30B GFP에 의해서 제조되는 것보다 3,4배 더 많다. 상기 데이타는 조작이 RNA 서열의 시스-작용 기능을 향상시키기위해서 사용될 수 있고, 식물 RNA 바이러스 발현 벡터는 전체 식물 및 식물세포에서 서열 변이체의 셔틀 분화에 효과적인 방법인 것이 입증되었다.And wild-type transgenic nicotiana tabacum c.v. expressing the protoplast extract expressing TMV U1 30kDa transfer protein. Inoculate the leaves of MD609. Locally infected sites are observed 3 to 5 days after inoculation and express GFP. GFP fluorescence of various intensities varies with what is observed with the wild type GFP gene as observed in the viral expression of the engineered GFP gene of Crameri et al. Nature Biotech. (1996) (GFPc3). The generation of viruses expressing various enhanced GFP fluorescence between libraries test 1/200 to 1/50 infectious foci depending on the library tested. Local infection sites with enhanced GFP fluorescence are cut from the leaves and inoculated to Nicotiana Ventamiana plants. The bright localally infected variants are purified from inoculated leaves of plants contaminated with virus that express less GFP protein. The virus expressing the brighter GFP protein was found to express higher amounts of GFP protein in the whole tissue than in the starting p30B GFP virus. Sequencing and gene studies did not accumulate mutations in the GFP gene, and the effect was that the subgenomic promoter regulates the mutation in TMV U1 30 kDa ORF. GFP accumulation in engineered variants with a brighter GFP phenotype is 3,4 times more than that produced by p30B GFP as measured by quantitative western blotting of plant extracts using anti-GFP sera. The data demonstrated that manipulation can be used to enhance cis-acting function of RNA sequences, and plant RNA virus expression vectors are an effective method for shuttle differentiation of sequence variants in whole plants and plant cells.

바이러스 라이브러리로 형질감염시켜서 분리된 원형질체 추출물이 1/2의 야생형 니코티아나 타바쿰 c.v. MD609 및 니코티아나 벤타미아나 잎에 접종한다. 다른 1/2에, p30B GFP에서 유도된 바이러스가 접종된다. 조작된 30kDa ORFs를 포함하는 바이러스의 감염에서 기인되는 몇개의 감염자리가 p30B GFP에서 평균의 것보다 더 빠르게 증가한다. 분석된 바이러스 라이브러리에 의존하여 1/100 내지 1/500 감염 Foci의 진동수에서 나타난다. 상기 더 바르게 성장한 감염 foci가 절단되고, 새로운 니코티아나 타바쿰 c.v. MD609 식물에 접종된다. 대조군으로, p30B GFP기 유사한 크기와 노화된 식물에 접종된다. 상기 p30B GFP 벡터가 담배 식물상에서 전체적으로 이동하지 않는다. 그러나 빠르게 성장된 국부 감염자리로 입증되는 몇개의 조작된 30kDa ORF 변이체 벡터가 담배 식물에서 전체적으로 이동할 수 있다. 우선 체관부 공급원 조직에서 이동되고, 녹엽편내 원형 점 및 관으로 한정된다. 상기 이동성이 개개의 바이러스 변이체의 다수의 접종에서 재생성된다. 니코티아나 타바쿰 식물에서 전체적으로 이동할 수 있는 조작된 30kDa ORFs를 포함하는 바이러스의 서열 분석은 국부 아미노산 치환이 존재하고, 변경된 이동 표현형에 기인하는 것이 입증되었다.Protoplast extracts isolated by transfection with a viral library showed half of wild-type Nicotiana tabacum c.v. Inoculate MD609 and Nicotiana Ventamiana leaves. In the other half, the virus derived from p30B GFP is inoculated. Several loci resulting from infection of the virus, including engineered 30kDa ORFs, grow faster than average in p30B GFP. Depending on the virus library analyzed it appears at frequencies from 1/100 to 1/500 infected Foci. The more correctly grown infection foci were cleaved and fresh nicotiana tabacum c.v. MD609 plants are inoculated. As a control, p30B GFP group were inoculated with aged plants of similar size. The p30B GFP vector does not migrate entirely on tobacco plants. However, several engineered 30kDa ORF variant vectors, which prove to be rapidly growing local infection sites, can migrate throughout tobacco plants. It is first moved from the phloem source tissue and defined by circular points and ducts in the leaf flakes. The mobility is regenerated in multiple inoculations of individual viral variants. Sequence analysis of viruses comprising engineered 30kDa ORFs that are capable of global migration in Nicotiana tabacum plants has demonstrated that local amino acid substitutions exist and are due to altered migration phenotypes.

타바코의 전체 조직에 침입할 수 있도록 향상된 능력을 입증하는 GFP 발현 벡터의 상위 5-10%의 회복 조작이 상승효과적인 둘연변이화을 일으켜서, 발현 또는 바이러스 이동을 유도할 수 있다. 마찬가지로, 대부분의 잠재 서브게놈 프로모터 및 타바코내 대부분의 가능한 이동성을 포함하는 30kDa ORFs는 같은 30kDa ORF로 두가지 성질을 갖도록 조작될 수 있다. 분석될 수 있는 표현형은 플란타내 단백질 활성, 즉 30kDa 단백질의 이동활성, 플란타 또는 식물 추출물내 효소 활성 또는 다른 대용물 특성으로 가령 기질 또는 생성물 축적을 갖는다. 상기 데이타는 식물로 서열 변이체를 셔틀링하는 효과적인 방법인 바이러스 발현 벡터의 힘을 입증하고, 소망하는 변형된 성질을 코딩하는 유전자를 선택한다. 상기 방법은 감춰진 활성을 찾아내고, 효소의 분리된 활성을 향상시키거나 또는 효소활성의 알로스테릭 저해를 제거한다. 상기는 변형된 유전자에 의해 일어나는 소망하는 농경학적, 약학적 또는 성장효과의 활성을 최적화하도록 다른 공급원으로부터 특정의 식물 유전자 또는 유전자에 가해질 수 있다.Recovery manipulation of the top 5-10% of the GFP expression vectors demonstrating improved ability to invade Tobacco's entire tissues can lead to synergistic bimutation, leading to expression or viral migration. Likewise, 30kDa ORFs, including most potential subgenomic promoters and most possible mobility in tobacco, can be engineered to have two properties with the same 30kDa ORF. Phenotypes that can be analyzed have, for example, substrate or product accumulation in the plantar protein activity, ie the migration activity of the 30 kDa protein, the enzymatic activity or other surrogate properties in the planta or plant extract. The data demonstrate the power of viral expression vectors, an effective way to shuttle sequence variants into plants, and select genes that encode desired modified properties. The method finds the hidden activity, enhances the isolated activity of the enzyme or eliminates allosteric inhibition of the enzyme activity. It may be added to certain plant genes or genes from other sources to optimize the activity of the desired agronomic, pharmaceutical or growth effect caused by the modified gene.

실시예 31Example 31

서열의 발현을 위하여 바이러스 벡터내 라이브러리의 클로닝 및/또는 숙주세포로 도입을 이용할 수 있는 조성물 클로닝Cloning of compositions that can be used for cloning of libraries in viral vectors and / or for introduction into host cells for expression of sequences

바이러스 벡터 클론은 개개의 클론의 직접적인 전사 및 기록에 의해서 증폭에 근거한 세포의 제거, 클론 표시, 라이브러리 구조물을 이용하기위해서 람다 파아지 또는 코스미드 클론으로 통합될 수 있다. 마찬가지로, 식물세포에서 발현되는 시스-작용 성분 또는 식물 DNA로 통합시키는 것은 직접적인 발현을 위한 DNA 접종에 이용하도록 상기 플라스미드로 포함될 수 있고, 벡터 cDNA 또는 전용 식물 형질전환 벡터의 구조물의 전사의 조건을 피할 수 있다.Viral vector clones can be integrated into lambda phage or cosmid clones for the use of amplification-based cell removal, cloning, and library constructs by direct transcription and recording of individual clones. Likewise, incorporation into cis-acting components or plant DNA expressed in plant cells can be included in the plasmid for use in DNA inoculation for direct expression, avoiding conditions of transcription of vector cDNA or constructs of dedicated plant transformation vectors. Can be.

바이러스 벡터는 새로운 유전자 발견을 위해서 식별될 수 있는 서열의 하우징 라이브러리 방법이다. 그러나 라이브러리가 바이러스 벡터로 절단 및 도입되기 전에 플라스미드 또는 파아지 셔틀 벡터내 먼저 제조된다. 마찬가지로, 서열은 바이러스 벡터를 사용하여 숙주내 식별되지만, 그러나 유전자 통합에 의해서 숙주내 안정된 특성을 나타내는 벡터 감염된 숙주와 동일한 특성을 갖기전에 적당한 진핵생물 발현 벡터로 서브클론 되어야 한다. 극복해야할 추가적인 어려움은 하기와 같다: (1)cDNA 라이브러리내 가장 효과적으로 클론을 나타내기위한 라이브러리의 구조물, (2)(사용된다면) 세균숙주로 최대 감염 효율을 수득하고, (3)박테리아로 형질감염 및 연결된 DNA의 전사를 필요로 하지 않는 DNA 시료를 수집. 코스미드 클론 또는 람다 파아지 자체(두개는 이후에 파아지미드(phagmid)로 함)로 바이러스 벡터의 통합은 1차 생성된 라이브러리 서열의 그릇, 연결 전사용 공급원, 높은 효율성의 박테리아 형질감염 및 높은 진핵숙주에서 발현을 일으키도록 다목적 벡터이다. 통상의 클로닝 방법을 사용하여, 파아지미드 DNA의 하나의 암으로 삽입되는 바이러스 벡터의 5'가 유일한 접착서열(N's)을 포함하는 비대칭 제한효소로 클론된다(가령 BstXI:CCANNNNNNTGG). 상기 벡터의 3' 말단은 유일한 제2 접착서열(N)을 포함하는 비대칭 제한(가령 BstXI:CCANNNNNNTGG)을 갖는 다른 암(arm)으로 삽입될 것이다. 상기 벡터는 바이러스 벡터내 외래 서열 발현을 위한 자리내에서 결정된 제한 자리(예를들면 BstXI)에서 분할된다. 상기 바이러스 cDNA의 5'-말단은 시험관내 전사(예를들면 T7) 또는 생체내 발현(예를들면 적당한 고등 진핵생물 RNA 중합효소 프로모터)에 대한 프로모터로 적당하게 융합될 수 있다. 바이러스 cDNA의 3'-말단은 시험관내 분해용 리보자임으로 종결되거나 및/또는 숙주 생물체의 유전자에서 3'-종결자로 종결되어 생체내 전사의 종결을 이끈다. 식물 게놈 DNA로의 사이에 서열의 통합을 촉진시키는 좌 및 우 T-DNA 경계가 프로모터 및 종결자 서열 옆에 있다. 각 암의 말단에서 두개의 유일한 접착서열을 포함하는 외래 라이브러리 DNA의 존재하에서 결찰되자마자 파아지미드의 재생이 완전해지도록 하는 코스(cos) 서열이다. 상기 라이브러리 DNA 절편은 결정된 제한자리(예를들면 BstXI)를 사용하여 PCR 증폭에 의해서 제조되고, PCR 프라이머에서 통합된 파아지미드-벡터 암내 자리에 상보적인 유일한 접착말단을 만든다. 5' 및 3' 프라이머가 바이러스 벡터의 각각의 측면에서 접착자리를 매치시키는 BstXI 제한자리(N)내 유일한 인식서열을 갖는다. 상기 자리는 PCR 프라이머의 두번째 세트의 스위치를 켜고, DNA를 증폭시켜서 "센스" 및 "안티센스" 방향에서 파이지미드-바이러스 벡터 암으로 연결된다. 상기 구조물은 시험관내 결찰의 효율성을 향상시키고, 이.콜리(E.coli) 형질전환에 대한 주형으로서 원 연결 혼합의 사용, 식물의 형질전환, 시험관내 람다를 109pfu/mcg로 포장하고 또는 시험관내 전사가 허용된다. 이와같은 방법으로, 상기 벡터 및 그의 식별을 위한 유연성은 최대화된다. 상기 방법으로 발명자들은 복잡한 라이브러리를 만들고, 동시에 분석을 실시한다.Viral vectors are a housing library method of sequences that can be identified for new gene discovery. However, the library is first prepared in a plasmid or phage shuttle vector before cleavage and introduction into the viral vector. Likewise, sequences are identified in the host using viral vectors, but must be subcloned into a suitable eukaryotic expression vector before they have the same properties as the vector infected host that exhibit stable properties in the host by gene integration. Additional difficulties to overcome are: (1) the structure of the library to represent the clones most effectively in the cDNA library, (2) to obtain maximum infection efficiency with the bacterial host (if used), and (3) transfection with bacteria And collecting DNA samples that do not require transcription of linked DNA. Incorporation of viral vectors into cosmid clones or lambda phages themselves (two later referred to as phagemids) results in a bowl of primary generated library sequences, a source for linking transcription, high efficiency bacterial transfection and high eukaryotic hosts. It is a multipurpose vector to cause expression in. Using conventional cloning methods, 5 'of the viral vector inserted into one cancer of phagemid DNA is cloned into an asymmetric restriction enzyme containing a unique adhesion sequence (N's) (eg BstXI: CCANNNNNNTGG). The 3 'end of the vector will be inserted into another arm with an asymmetric restriction (e.g., BstXI: CCANNNNNNTGG) containing a unique second adhesion sequence (N). The vector is cleaved at a restriction site (eg BstXI) determined within the site for foreign sequence expression in the viral vector. The 5'-terminus of the viral cDNA can be appropriately fused as a promoter for in vitro transcription (eg T7) or in vivo expression (eg suitable higher eukaryotic RNA polymerase promoter). The 3′-end of the viral cDNA terminates with ribozyme for in vitro degradation and / or terminates with a 3′-terminator in a gene of the host organism leading to the termination of transcription in vivo. Next to the promoter and terminator sequences are left and right T-DNA boundaries that facilitate the integration of the sequences between the plant genomic DNA. It is a cos sequence that allows for complete regeneration of phagemids as soon as they are ligated in the presence of foreign library DNA containing two unique adhesion sequences at the ends of each cancer. The library DNA fragments are prepared by PCR amplification using the determined restriction sites (eg BstXI) and create unique adhesion ends that are complementary to the phagemid-vector female sites integrated in the PCR primers. The 5 'and 3' primers have a unique recognition sequence in the BstXI restriction site (N) that matches the adhesion site on each side of the viral vector. The site switches on a second set of PCR primers and amplifies the DNA to connect to the pyrimidide-virus vector cancer in the "sense" and "antisense" directions. The construct enhances the efficiency of in vitro ligation and uses the original linkage mix as a template for E. coli transformation, plant transformation, in vitro lambda packaging at 10 9 pfu / mcg or In vitro transcription is allowed. In this way, the flexibility for the vector and its identification is maximized. In this way the inventors create a complex library and run the analysis simultaneously.

실시예 32Example 32

종간 잡종화를 통해 바이러스 발현 시스템을 갖는 숙주 식물 성능의 향상Enhancement of Host Plant Performance with Viral Expression Systems Through Species Hybridization

본 실시예의 목적는 종간 잡종화를 통한 외래 유전자 물질의 도입에 의해서숙주 식물을 향상시키는 것이다. 숙주 식물종은 식물 바이러스 벡터로 삽입되는 서열의 발현을 지지할 수 있는 것으로 다양하다. 몇개의 종은 높은 특이적 활성에 대해 지지할 수 있으며, 예를들면 니코티아나 벤타미아나가 있지만, 상대적으로 낮은 생물량을 갖는다. 다른 종으로 가령 엔. 타바쿰은 높은 생물량 및/또는 농장에서 성장을 위한 다른 소망하는 성질을 갖지만, 상대적으로 낮은 특히 활성의 발현 서열을 갖는다. 본 실시예에서, 두개 이상의 종의 소망하는 성질이 표준방법에 의해서 종간 잡종화를 이룸에 의해서 조합된다. 크로모좀으로 수정을 두배로 회복시킨후에, 1차 하이브리드가 적당한 성질을 갖고, 또는 소망하는 성질에 대한 각 세대에 있어서 선택 또는 스크린하도록 역교차하는 것은 바람직하며, 예를들면 엔. 타바쿰의 우수한 생물량을 엔.벤타미아나로 침투, 엔.벤타미아나의 우수한 바이러스 벡터 수행을 엔. 타바쿰으로 침투시킨다. 상기 바이러스 발현 녹색 형광 단백질(GFP)는 후보되는 잡종화 식물에서 전체 발현의 수준을 스크린하는데 유용한 한 예 중 하나이다.The purpose of this example is to enhance host plants by the introduction of foreign genetic material through species hybridization. Host plant species are varied that can support the expression of sequences inserted into plant viral vectors. Several species can support high specific activity, for example Nicotiana or Ventiana, but with relatively low biomass. Other species, for example yen. Tabacum has high biomass and / or other desired properties for growth on a farm, but with relatively low particularly active expression sequences. In this embodiment, the desired properties of two or more species are combined by means of hybridization between species by standard methods. After doubling the fertilization with chromosomes, it is desirable for the primary hybrid to have the proper properties, or to reverse cross to select or screen for each generation for the desired properties. Infiltrate Tabacum's excellent biomass into N. Ventiana, perform N. Ventiana's excellent viral vector performance. Penetrate into Tabacum. The viral expressing green fluorescent protein (GFP) is one example useful for screening the level of total expression in candidate hybridized plants.

많은 하이브리드, 특히 니코티아나속이 가능하다. 예를들면 엔. 벤타미아나 및 엔. 타바쿰, 엔. 벤타미아나 및 엔. 클레벨란디이와, 엔. 벤타미아나 및 엔. 엑셀시오르, 엔. 벤타미아나 및 엔. 아프리카나, 엔. 클레벨란디이 및 엔. 아프리카나, 엔. 엄브라티카 및 엔.아프리카나, 엔. 언브라티카 및 엔. 오토포라와, 엔.비겔로비이 및 엔. 엑셀시오르 사이에서 하이브리드를 갖는다. 부가적으로 두개 이상의 부모를 갖는 하이브리드가 가능하다. 예를들면 발명자는 엔. 벤타미아나/타바쿰/아프리카나 및 엔. 벤타미아나/클레벨란디이/타바쿰을 갖는다.Many hybrids are possible, especially the Nicotiana genus. For example yen. Ventamiana and Yen. Tabacum, Yen. Ventamiana and Yen. Clebellandi and N. Ventamiana and Yen. Excelsior, Yen. Ventamiana and Yen. Africana, Yen. Clebellandi and Y. Africana, Yen. Umbratica and N. Africana, N. Unbratica and Yen. Autophora, n.vigelobii and n. Have a hybrid among excelsior. In addition, hybrids with two or more parents are possible. For example, the inventor has a yen. Ventamiana / Tabacum / African and N. Have Ventamiana / Klevellandi / Tabacum.

실시예 33Example 33

제한-엔도누클리아제-유리 및 세포-유리 방법에서 제조되는 DHSPES 구조물에서 이종의 핵산 서열의 라이브러리Library of Heterologous Nucleic Acid Sequences in DHSPES Constructs Prepared in Restriction-Endonuclease-Free and Cell-Free Methods

본 실시예의 목표는 이종의 서열을 포함하는 DHSPES 구조물의 라이브러리를 제조하고, 이.콜리를 통해 생성된 구조물의 통과 및 삽입된 핵산의 제조를 위한 제한 효소를 사용하여야 하는 가능한 문제를 피할 수 있다.The goal of this example is to avoid the possible problem of preparing a library of DHSPES constructs comprising heterologous sequences and using restriction enzymes for the passage of constructs generated through E. coli and for the production of inserted nucleic acids.

통상, DNA 절편은 제한 엔도누클리아제 처리에 의해서 제조되고, 상보적인 말단을 갖는 DHSPES 벡터로 연결된다. 그러나, 복잡한 DNA 분자의 개체수로 cDNA 라이브러리에서 발견되는 것이 개시 물질로 사용되며, 주어진 제한 엔도누클리아제는 클로닝 벡터로 연결하기위해 적당한 말단을 만들기위해서 삽입 DNA를 처리하는데 사용되며, 상기 효소의 인식서열은 개체내에서 특정의 진동수를 가지며, 분해후 뒤엉킨 서열을 견디도록 분자를 만든다.Typically, DNA fragments are prepared by restriction endonuclease treatment and linked to DHSPES vectors with complementary ends. However, as a population of complex DNA molecules, the one found in the cDNA library is used as the starting material, and the given restriction endonuclease is used to process the insert DNA to make appropriate ends for linking to the cloning vector and to recognize the enzyme. The sequence has a certain frequency in the individual and makes the molecule to withstand the entangled sequence after digestion.

이.콜리를 통해 특정의 플라스미드계 바이러스 클론의 통과는 특정의 비율로 플라스미드를 불안정화시키는 것이 관찰되었다.The passage of certain plasmid-based virus clones through E. coli was observed to destabilize the plasmids in certain proportions.

상기 불안정성의 원인은 명확하지는 않지만, 삽입 크기, 서열에 관련되거나 DHSPES 바이러스 서열내 존재하는 숨은 프로모터 서열에서 유전자의 발현에서 기인되는 독성에 관련될 수 있다.The cause of this instability is not clear, but it may be related to insertion size, sequence, or toxicity resulting from expression of the gene in the hidden promoter sequence present in the DHSPES viral sequence.

상기에 언급된 문제를 피하기위하여, 제한 엔도누클리아제-유리 및 이.콜리-유리 방식으로 cDNA분자를 갖는 DHSPES 구조물의 라이브러리가 제조된다. 상기 시스템은 편리하지 않은 내부 제한 자리를 갖는 분자의 DHSPES 구조물로 포함된다. "세포-유리 클로닝"의 방법은 종래의 클로닝 접근에서 이.콜리에 의해서 견딜 수 없는 유전자를 포함하는 DHSPES-유도 바이러스를 수득하게 할 것이다.To avoid the problems mentioned above, libraries of DHSPES constructs with cDNA molecules are prepared in a restriction endonuclease-free and E. coli-free manner. The system is included as a DHSPES structure of molecules with unconventional internal restriction sites. The method of "cell-free cloning" will result in a DHSPES-induced virus comprising genes that are not tolerated by E. coli in conventional cloning approaches.

필수적으로, 세포-유리 클로닝은 시험관내 전사하자마자 감염성 바이러스 RNA 분자를 수득할 수 있는 형태로 DNA 절편을 갖는 일부의 바이러스 서열의 조합체로 넣는다. 하나의 시스템에서, 상기 바이러스 서열이 두개의 "암"; 왼쪽 암 및 오른쪽 암으로 분리된다. 왼쪽 암은 T7 RNA 중합효소 프로모터, 바이러스 서열 코딩 복제효소, 유전자 코딩이동 단백질 및 소망하는 유전자의 발현을 조절할 수 있는 서브게놈 프로모터에 의해서 코딩된다. 상기 오른쪽 암은 발현을 조절할 수 있는 바이러스 코트 단백질 및 서열을 코딩하는 바이러스 게놈의 서열, 바이러스 3'비해독 영역, 전사된 분자상에 소망하는 3' 말단을 제조하는 리보자임 서열을 포함한다. 세포 유리 클로닝에 대한 도식도가 도 28에 개시되어 있다.Essentially, cell-free cloning is put into a combination of some viral sequences with DNA fragments in a form from which infectious viral RNA molecules can be obtained upon in vitro transcription. In one system, the viral sequence is two "cancer"; It is separated into left arm and right arm. The left cancer is encoded by the T7 RNA polymerase promoter, viral sequence coding transcriptase, gene-coding proteins and subgenomic promoters that can regulate the expression of the desired genes. The right cancer comprises a viral coat protein capable of controlling expression and a ribozyme sequence that produces a sequence of the viral genome encoding the sequence, a viral 3 ′ nontranslated region, the desired 3 ′ end on the transcribed molecule. A schematic for cell free cloning is shown in FIG. 28.

왼쪽 암과 오른쪽 암은 각각 비대칭적(비회문식, 자기-비호환성) 가지이고, 두개의 암은 PCR 생성물, cDNA반응 등에서 유도되어 함께 사이에 삽입된다. 상기 삽입은 왼쪽 및 오른쪽 암에 호환성을 갖는 말단을 갖는다. 상기 분자의 말단은 삽입되는 왼쪽 및 오른쪽 암에 연결이 적당한 형태로 조합되도록 하여, 감염성 바이러스 전사물을 수득한다. 상기 삽입물내 함유된 서열은 올바른 방향에 있고, 게놈 위치에 있어서, 식물세포내 바이러스로부터 발현된다.The left and right cancers are asymmetric (non-palindrical, self-incompatible), respectively, and the two cancers are derived from PCR products, cDNA reactions, and the like, and interposed together. The insertion has ends that are compatible with the left and right arms. The ends of the molecules allow the linkages to be combined in the proper form to the left and right arms to be inserted, to obtain infectious viral transcripts. The sequences contained in the inserts are in the right direction and, at the genomic location, are expressed from virus in plant cells.

특히, 오른쪽 암은 PCR에 의해서 합성되며, 가역(3') 프라이머로 통합되는 비오틴기를 갖는다. 오른쪽 암을 나타내는 생성된 비오틴화 PCR 생성물은 스트렙타비딘 상자성 비드상에 고정되어 있다. T4 DNA 중합효소 및 한개의 dNTP로 DNA를 처리하여(dGTP존재의 경우에) 5' 가지를 제공하여 중합효소의 엑소누클리아제 활성을 갖는다. PCR생성물인 삽입 DNA, 제한 절편 또는 cDNA가 한개의 dNTP를 갖는 T4 DNA 중합효소로 처리되어, 그의 말단에 5' 가지를 만들고; 3'는 오른쪽 암의 5'와 상호성을 갖는다. 상기 삽입 DNA의 5' 말단은 유사하게 생성되는 왼쪽 암 3' 말단과 상호성을 갖는다.In particular, the right arm has a biotin group that is synthesized by PCR and incorporated into a reversible (3 ') primer. The resulting biotinylated PCR product representing the right cancer is immobilized on streptavidin paramagnetic beads. Treatment of DNA with T4 DNA polymerase and one dNTP (in the presence of dGTP) provides 5 ′ eggplant to have the exonuclease activity of the polymerase. Insertion DNA, restriction fragments or cDNAs, which are PCR products, are treated with T4 DNA polymerase with one dNTP to make 5 'branches at its ends; 3 'interacts with 5' of the right arm. The 5 'end of the insert DNA has a interaction with the left arm 3' end, which is similarly produced.

상자성 비드상에 바이러스의 조합체내 결찰반응이 연속적으로 실시되고, 삽입물이 고정된 오른쪽 암에 먼저 결찰되고, 비드 복합체를 씻으면 왼쪽 암에 결찰된다. 연속적으로 세척한 후에, 시험관내에서 전사가 실시되어, 감염성 RNA 전사물을 제조한다.Intracombinatorial ligation of the virus on paramagnetic beads is carried out continuously, the implant is ligated first to the fixed right arm and the bead complex is ligated to the left arm. After successive washings, in vitro transcription is performed to prepare infectious RNA transcripts.

상기 세포-유리 방법에서, GFP 유전자를 발현하는 복제-경쟁 바이러스가 제조된다. PCR을 사용하여 비오틴화 오른쪽 암이 제조된다. 아비딘 피복된 상자성 비드상에 고정시키고, T4 DNA 중합효소 및 한개의 누클레오티드(dGTP)로 처리하여 적당한 5' 가지를 제조하고, 오른쪽 암은 상호성 5'가지를 만들기위해서 T4 DNA 중합효소 및 dCTP로 처리되어진 GFP 유전자를 코딩하는 PCR 생성물에 연결된다. 바이러스의 왼쪽 암으로 이루어진 DNA 절편이 생성된 DNA-비드 복합물에 결합되어, 시험관내 전사에서 주형으로 사용될 수 있는 완전한 길이의 바이러스 클론을 제조한다. 자기 비드-결합된 DNA의 효소적 조작단계후, DNA-비드 복합물이 자기장에서 침전시키고, 적당한 완충액에서 재현탁시킴에 의해서 세척된다. 또한, 각 조작후에, 일정분량으로 분석을 실시하여 소망하는 반응이 일어났는지를 확인하였다. 전사반응의 감염성 RNA 생성물이 담배 세포 현탁 배양액의 원형질체로 도입된다. 원형질체 감염후 12-18시간에 바이러스 클론에 의해 코딩되는 GFP에 의해서 방출되는 형광이 대부분의 세포에서 관찰되어, DNA-비드 복합물에서 유도된 RNA 전사물이 감염성인 것을 확인할 수 있고, 결과적으로 조합된 바이러스-코딩 DNA 분자는 소망하는 형태로 조합되어 삽입된 외래 유전자 서열의 바이러스 복제 및 발현된다.In this cell-free method, a replication-competitive virus expressing the GFP gene is produced. Biotinylated right cancers are prepared using PCR. Immobilized on avidin coated paramagnetic beads, treated with T4 DNA polymerase and one nucleotide (dGTP) to make the appropriate 5 'branches, and the right cancer treated with T4 DNA polymerase and dCTP to make the interaction 5' branches Linked to the PCR product encoding the GFP gene. A DNA fragment consisting of the left arm of the virus is bound to the resulting DNA-bead complex to produce a full length viral clone that can be used as a template in in vitro transcription. After enzymatic manipulation of magnetic bead-bound DNA, the DNA-bead complex is washed by precipitation in the magnetic field and resuspension in appropriate buffer. In addition, after each operation, analysis was carried out in a certain amount to confirm whether a desired reaction occurred. Infectious RNA products of transcription are introduced into the protoplasts of the tobacco cell suspension culture. Fluorescence emitted by GFP encoded by viral clones 12-18 hours after protoplast infection was observed in most cells, confirming that RNA transcripts derived from DNA-bead complexes are infectious and consequently combined Virus-encoding DNA molecules are combined in the desired form and virally replicated and expressed in inserted foreign gene sequences.

실시예 34Example 34

바이러스 발현 벡터내 외래 유전자의 유전적 안정성을 증가시키기위해 미결정 서열의 사용Use of microcrystalline sequences to increase the genetic stability of foreign genes in viral expression vectors

외래 유전자 서열을 바이러스 발현 벡터로 삽입하는 것은 보통의 바이러스 기능을 방해하는 서열의 배열을 이루어서, 외래 서열의 유전적인 결실을 일으키는 선택적인 것이다. 상기는 식물에서 전체적으로 안정하게 유전자 서열을 발현시키도록 발현 벡터를 사용하는 것에 반대되는 것이다. 외래 유전자 서열의 삽입의 역효과로부터 기능 바이러스 서열을 "차단"시키는 것을 확인할 수 있도록 서열화하는 방법은 바이러스 발현 벡터의 발현 가능성을 크게 증가시켰다. 또한 외래 유전자를 코딩하는 mRNA의 안정성 또는 외래 유전자 생성물의 해독을 동시에 향상시키는 "차단" 서열의 확인에 도움을 준다. 하기의 예는 임의 서열의 라이브러리가 바이러스 벡터를 포함하는 외래 유전자 서열로 도입되는 방법을 입증하였다. 분석하자마자, 도입되는 서열의 세트가 일련의 계대접종을 하자마자 바이러스 벡터내 안정성을 유지하도록 유전적 결실에 우세한 외래 유전자 서열을 제공한다. 외래 유전자 서열의 안정성을 향상시키기위해서 미결정의 서열을 사용함에 의해서 당업자에 의해 외래 유전자의 해독 및 mRNAs를 코딩하는 안정성이 향상되도록 미결정의 서열을 사용하도록 추정할 수 있다.Insertion of a foreign gene sequence into a viral expression vector is an optional arrangement of sequences that interfere with normal viral function, resulting in genetic deletion of the foreign sequence. This is contrary to the use of expression vectors to express gene sequences stably in plants. The sequencing method greatly increased the likelihood of expression of the viral expression vector so as to confirm that it would "block" the functional viral sequence from the adverse effect of the insertion of foreign gene sequences. It also aids in the identification of "blocking" sequences that simultaneously enhance the stability of the mRNA encoding the foreign gene or the translation of the foreign gene product. The example below demonstrates how a library of any sequence is introduced into a foreign gene sequence comprising a viral vector. Upon analysis, the set of sequences to be introduced provides a foreign gene sequence predominant in genetic deletion to maintain stability in the viral vector as soon as a series of passages are performed. By using an undetermined sequence to enhance the stability of the foreign gene sequence, one skilled in the art can assume that the undetermined sequence is to be used by those skilled in the art to improve the translation of the foreign gene and the stability of encoding mRNAs.

사람의 성장 호르몬 유전자(hGH) 또는 토바모바이러스 발현벡터 p30B내 hGH에 유비퀴틴 융합(Ubiq hGH)의 유전적 안정성이 적으며, 안정한 바이러스 제조가 식물상에 연속적인 계대접종 감염으로 만들어질 수 없으며, hGH 재조합 단백질의 발현을 검출한다. 유전자 삽입자리는 하기에서 바이러스 벡터내 PacI 자리(밑줄)이다. 상기 서열은 리더 서열로 알려져 있으며, 네이티브 리더 및 네이티브 TMV U1 코트 단백질 유전자의 코딩영역에서 유도된다. 상기 리더에서, 보통의 코트 단백질 ATG가 Aga서열로 변형된다(GTTTTAAATAgaTCTTACAGTATCACTACTCCATCTCAGTTCGTGTTCTTGTCATTAATTAAATG...(hGH 유전자)에서 밑줄). 상기 리더 서열의 특정 세트(TCTTACAGTATCACTACTCCATCTCAGTTCGTGTTCTTGTCA)는 리더 서열이 부족한 바이러스 구조물과 비교할 경우 유전적 안정성 및 유전자 발현을 증가시키는 것이 알려져 있다. 서브게놈 RNA 합성의 개시자리는 GTTTT...에서 발견되었다. 올리고누클레오티드 RL-1(GTTTTAAATAGATCTTACN(20)TTAATTAAGGCC)가 TMV 이동 단백질의 일부를 증폭시키기위해서 TMV 게놈의 NcoI/ApaI 영역과 상동성을 갖는 프라이머로 사용된다. 서열의 수는 p30B hGH 벡터의 ApaI 및 PacI 자리로 클론된다. hGH 유전자를 이끄는 미결정의 서열을 포함하는 벡터가 니코티아나 벤타미아나 식물상에 전사되고, 접종된다. 접종 14일후, 전체 잎은 분쇄하고, 식물 추출물을 식물의 두번째 세트에 접종한다. 식물의 두번째 세트에서 바이러스 증상이 나타나면, 웨스턴 블롯 분석이 hGH 또는 Ubiq-hGH 융합이 일련의 접종된 잎에 존재하는지를 검출하는데 사용된다. 해독되지 않은 리더 서열내 새로운 서열을 포함하는 몇개의 변이체가 일련의 계대접종 바이러스로 접종된 식물상에 hGH 발현의 성공적인 계대접종과 유전적인 안정성을 갖는 바이러스와 결합된 것이 확인된다. 반면 부모대조군, p30B hGH 및 p30B Ubiq-hGH가 아니다. 미결정 서열 라이브러리에서 유도된 바이러스, p30B hGH 바이러스 #2 및 #5는 비리온 계대접종을 하자마자 유전적으로 안정성을 보이고, 마찬가지로, p30B Ubiq hGH는 일련의 비리온이 통과하자마자 Ubiq-hGH 발현을 보여준다. 다시 상기의 성질은 개시 바이러스 p30B hGH 및 p30B Ubiq hGH에서는 관찰되지 않는다. 러더 주위의 서열이 결정되고, 대조 바이러스 벡터의 것과 비교된다.There is little genetic stability of ubiquitin fusion (Ubiq hGH) to hGH in human growth hormone gene (hGH) or tobamovirus expression vector p30B, and stable virus production cannot be produced by continuous passage infection on plants, hGH Detect expression of recombinant protein. The locus is the PacI locus (underlined) in the viral vector below. This sequence is known as the leader sequence and is derived from the coding region of the native leader and native TMV U1 coat protein genes. In this leader, the normal coat protein ATG is modified with the Aga sequence (underlined in GTTTTAAATAgaTCTTACAGTATCACTACTCCATCTCAGTTCGTGTTCTTGTCATTAATTAAATG ... (hGH gene)). It is known that certain sets of leader sequences (TCTTACAGTATCACTACTCCATCTCAGTTCGTGTTCTTGTCA) increase genetic stability and gene expression when compared to viral constructs lacking leader sequences. The initiation site for subgenomic RNA synthesis was found in GTTTT ... Oligonucleotide RL-1 (GTTTTAAATAGATCTTACN (20) TTAATTAAGGCC) is used as a primer having homology with the NcoI / ApaI region of the TMV genome to amplify a portion of the TMV shift protein. The number of sequences is cloned into the ApaI and PacI sites of the p30B hGH vector. A vector containing an undetermined sequence that leads the hGH gene is transcribed and inoculated on Nicotiana Ventamiana plants. After 14 days of inoculation, the whole leaves are ground and the plant extracts are inoculated into the second set of plants. If viral symptoms appear in the second set of plants, Western blot analysis is used to detect whether hGH or Ubiq-hGH fusion is present in the series of inoculated leaves. Several variants comprising a new sequence in the untranslated leader sequence have been identified that combine with a virus having genetic stability and successful passage of hGH expression on plants inoculated with a series of passage viruses. Whereas the parental control, p30B hGH and p30B Ubiq-hGH are not. Viruses derived from the unidentified sequence library, p30B hGH virus # 2 and # 5, are genetically stable upon virion passage, and likewise, p30B Ubiq hGH shows Ubiq-hGH expression as soon as a series of virions pass. Again, this property is not observed in the starting viruses p30B hGH and p30B Ubiq hGH. The sequence around the rudder is determined and compared to that of the control viral vector.

*모든 바이러스에서 동일한 서열을 나타낸다.* Show the same sequence in all viruses.

-PCR 증폭동안 도입되는 올리고누클레오티드의 N(20) 영역의 결정된 프라이머 및 개시의 말단을 나타낸다.The determined primers of the N (20) region of the oligonucleotides introduced during PCR amplification and the ends of the initiation are shown.

전사된 미결정의 리더 구조물은 바이러스로서 통과가능하지만, 네이티브 리더를 갖지 않는 부모 30B 벡터는 그렇지 않았다. 임의 리더의 특성은 각각이 유일하고, 다수의 용액을 쉽게 이용하여 RNA계 안정성 문제를 해결하는 것을 보여준다. 마찬가지로, 상기 임의 서열 도입은 또한 해독 효율성을 증가시킬 수 있다.Transcribed undetermined leader constructs are transmissible as viruses, but not parental 30B vectors that do not have a native leader. The properties of any reader show that each is unique and easily utilizes multiple solutions to solve RNA-based stability problems. Likewise, introducing any sequence can also increase the efficiency of translation.

외래 유전자의 해독 효율성을 증가시키거나 또는 바이러스 발현 벡터에서 유도된 외래 유전자를 코딩하는 mRNA의 안정성을 증가시키는 미결정의 서열을 선택하기위하여, 선택성 마커가 소망하는 기능을 갖는 미결정의 서열을 발견하기위해서 사용될 수 있다. GFP 단백질의 양은 장파장의 UV광하에서 볼 수 있는 형광 수준과 관계되고, 제초제 내성 유전자 생성물의 양은 제초제로 처리하자마자 식물세포 또는 식물의 생존율과 관계된다. 그러므로 GFP 또는 제초제 내성 유전자의 주변에 미결정 서열의 도입 및 형광의 더 높은 수준을 발현시키는 개개의 바이러스 또는 제초제의 더 높은 양에도 살아날 수 있는 세포를 스크린한다. 상기 방법으로, 더 높은 외래 유전자 활성을 갖는 바이러스를 포함하는 세포는 정제되어지고, 시퀀싱 및 노던 및 웨스텐 블롯팅과 같은 분석법을 통해 서열화되어 특징화되고, mRNA의 안정성 및 관심있는 외래 유전자의 풍부함에 접근한다.To select an undetermined sequence that increases the translational efficiency of the foreign gene or increases the stability of the mRNA encoding the foreign gene derived from the viral expression vector, to find an undetermined sequence with the desired function of the selectable marker. Can be used. The amount of GFP protein is related to the fluorescence level seen under UV light at long wavelengths, and the amount of herbicide-tolerant gene product is related to the viability of the plant cell or plant upon treatment with the herbicide. Therefore, cells that can survive even higher amounts of individual viruses or herbicides expressing higher levels of fluorescence and the introduction of microcrystalline sequences around the GFP or herbicide resistance genes. In this way, cells comprising viruses with higher foreign gene activity are purified, sequenced and characterized through assays such as sequencing and Northern and Westen blotting, stability of mRNA and abundance of foreign genes of interest. Approach

실시예 35Example 35

유전자조절 기구에 넣어진 유전자를 확인하기위해서 대용 마커로서 구조 프로모터 또는 융합 조절되는 리포터 유전자를 사용하는 방법How to use structural promoters or fusion-regulated reporter genes as surrogate markers to identify genes put into a gene regulatory apparatus

본 실시예에서, 본 발명자는 1)다양한 프로모터 형태의 조절하에서 리포터 유전자를 발현하는 유전자도입 숙주를 제조하는 방법; 2)유전자 조절을 바꿀 수 있는 바이러스 발현 벡터내 발현되는 라이브러리로부터 유전자를 확인할 수 있는 숙주를 사용하는 방법이 개시될 것이다.In this embodiment, the present inventors provide a method for producing a transgenic host expressing a reporter gene under the control of various promoter forms; 2) A method of using a host capable of identifying a gene from a library expressed in a viral expression vector that can alter gene regulation will be disclosed.

리포터 유전자 발현 카세트의 초기 구조는 GFP(장파장 UV광하에서 살아있는 식물내 형광), GUS(검출된 조직하에서 형광 및 색상 분석), 제초제 내성 유전자(제초제로 처리하자마자 살아있거나 또는 죽은 표현형) 또는 당업계에 공지되어 있는 다른 유전자 생성물을 포함하는 적당한 리포터 유전자를 확인하는데 필요할 것이다. 프로모터 서열은 구조 또는 유도된 조건에서 RNA를 발현시킨다. 조절된 프로모터의 예는 토마토 또는 감자 프로테아제 억제제 타입 I 유전자의 예가 있다(Graham등의 J. Biol. Chem. 260:6555-6560(1985)). 상기 프로모터는 식물의 조직에 치명적인 초식동물 또는 자스몬산의 존재하에서 조절된다. 구조적인 프로모터는 관련문헌을 알고 있는 당업자에 의해서 쉽게 확인될 수 있다. 적당한 리포터 유전자를 사용하여 유발성 또는 구조적 프로모터의 조합체가 두개의 식물 형질전환 벡터에 통합되고, 아그로박테리움으로 형질전환되며, 니코티아나 벤타미아나 잎 디스크로 형질전환된다. 재생된 조직에서 적당한 유전자 구조물의 확인을 위해서, 1차 형질전환체가 자가수분되어, 분석용 식물의 첫번째 안정한 라인을 수득한다.The initial structure of the reporter gene expression cassette is GFP (fluorescence in live plants under long wavelength UV light), GUS (fluorescence and color analysis under detected tissue), herbicide tolerance gene (live or dead phenotype upon treatment with herbicide) or in the art. It will be necessary to identify suitable reporter genes, including other known gene products. Promoter sequences express RNA in structural or induced conditions. Examples of regulated promoters are examples of tomato or potato protease inhibitor type I genes (J. Biol. Chem. 260: 6555-6560 (1985) by Graham et al.). The promoter is regulated in the presence of a herbivore or jasmonic acid, which is lethal to plant tissue. Structural promoters can be readily identified by one of ordinary skill in the art having knowledge of related literature. Using appropriate reporter genes, a combination of inducible or structural promoters is integrated into two plant transformation vectors, transformed into Agrobacterium, and transformed into Nicothia or Ventiana leaves. For identification of appropriate gene constructs in regenerated tissue, primary transformants are self-pollinated to obtain the first stable line of analytical plants.

cDNA 라이브러리, 유전자 과잉 발현에 대한 완전한 길이 또는 센스 또는 안티센스계 유전자 억제에 대한 유전자 절편이 보통의 분자생물기술에 의해서 바이러스 발현 벡터로 연결된다. 상기 라이브러리는 상기 특허 출원에 기술된 방법에 의해서 접종될 수 있다. 일단 접종되면, 리포터 유전자에 융합된 유발성 프로모터를 갖는 숙주가 유발되지 않는 상태로 유지되고, 복제 바이러스를 포함하는 조직내 리포터 유전자의 비정상적인 발현을 모니터한다. 리포터 유전자에 융합된 구조 프로모터를 포함하는 숙주가 사용된다면, 리포터 유전자의 하이퍼 또는 히포-발현 조건을 모니터하는 것이 목적이다. 이러한 방법으로, 특정 프로모터의 활성을 유도 또는 상승 조절할 수 있는 경로를 갖는 유전자는 리포터 유전자 발현의 대용마커에 의해서 확인될 수 있다. 역으로, 리포터 유전자 발현을 다운-조절 또는 정지시키는 유전자는 반응하는 경로를 신호하거나 또는 프로모터 활성에 역효과를 주는 생성물로 확인된다. 과잉 발현 또는 억제 포지티브 또는 네가티브 조절인자에 의해서 리포터 유전자 발현에 영향을 주는 서열을 포함하는 벡터가 분리될 수 있으며, 포함된 외래 유전자가 생물학적 정보과학방법(bioinformatic method)에 의해서 시퀀싱되고 분석된다.The cDNA library, full length for gene overexpression or gene segments for sense or antisense based gene inhibition are linked to viral expression vectors by conventional molecular biotechnology. The library can be inoculated by the method described in the patent application. Once inoculated, the host with the inducible promoter fused to the reporter gene remains uninduced and monitors for abnormal expression of the reporter gene in the tissue, including the replicating virus. If a host comprising a structural promoter fused to a reporter gene is used, the goal is to monitor the hyper or hipo-expression conditions of the reporter gene. In this way, genes with pathways that can induce or up-regulate the activity of specific promoters can be identified by surrogate markers of reporter gene expression. Conversely, genes that down-regulate or stop reporter gene expression have been identified as products that signal pathways that react or adversely affect promoter activity. Overexpression or suppression Positive or negative regulators can be used to isolate vectors containing sequences that affect reporter gene expression, and the foreign genes involved are sequenced and analyzed by bioinformatic methods.

실시예 36Example 36

숙주 생물체에서 생물학적 효과를 발견하기위해서 선택적 스플라이싱 변이체의 발현의 유도하는 방법 및 선택적으로 유전자의 스플라이싱된 변이체가 풍부한 새로운 cDNA 라이브러리 공급원으로서 숙주 생물체를 사용하는 방법Methods of Inducing Expression of Selective Splicing Variants to Discover Biological Effects in Host Organisms and Using the Host Organisms as a Source of New cDNA Libraries, Selectively Enriched with Splice Variants of Gene

고등 진핵 생물체내 핵 유전자의 전사는 코딩(엑손) 및 비코딩(인트론)정보를 포함하는 1차 RNA 전사물이다. 해독을 위해서 세포질로 방출되기전에 RNA성장의 결정적인 단계는 1차 전사물에서 인트론을 접합시키고, 소망하는 생성물의 코딩을 위해서 연속적인 엑손을 만드는 것이다. 특정의 유전자내 한정된 자리에서 접합이 일어난다 할지라도, 많은 유전자가 접합되어, 분리된 기능을 갖는 다수의 단백질 생성물을 제조할 수 있다. 인트론을 다른 세트로 접합시키고, 같은 1차 전사물에 대해 엑손의 손서 및 배열을 다르게 스플라이싱하는 방법은 공지되어 있다. 상기는 강력한 방법이고, 유전자 경제면에서, 고등 생물체에서 이루어져서 하나의 유전자 시스트론내 다수의 기능을 코딩할 수 있다. 선택적 스플라이싱은 작은 핵 RNA 및 결합된 단백질에 의해서 조절된다. 상기 인자는 1차 RNA 전사물내 사용되는 접합 자리의 선택 및 스플라이싱 방법에서 재제조되는 성숙한 mRNA의 특성에 기인한다. 많은 선택적 스플라이싱은 유일한 활성을 갖는 특정 단백질 생성물을 해독할 수 있는 속도 또는 조직 특이성 RNA를 제조한다. 드로소필라 전사인자의 선택적 스플라이싱은 태아가 성장하면서 성 결정하는 것으로 유명하다. 참고로, 일반적인 선택적 스플라이싱이 Lopez, Ann, Rev. Genetics, 32(1998)에 기술되어 있다.Transcription of nuclear genes in higher eukaryotic organisms is a primary RNA transcript that includes coding (exon) and non-coding (intron) information. The crucial step in RNA growth before release into the cytoplasm for translation is to concatenate the introns in the primary transcript and create a continuous exon for the coding of the desired product. Although conjugation occurs at defined sites in a particular gene, many genes can be conjugated to produce multiple protein products with discrete functions. Methods of conjugating introns to different sets and splicing differently the dexterity and arrangement of exons for the same primary transcript are known. This is a powerful method, and in terms of gene economy, can be done in higher organisms to encode multiple functions in one gene cistron. Selective splicing is regulated by small nuclear RNAs and bound proteins. This factor is due to the nature of the mature mRNA to be remanufactured in the selection and splicing method of conjugation sites used in primary RNA transcripts. Many selective splicing produces a rate or tissue specific RNA capable of translating a particular protein product with unique activity. Selective splicing of Drosophila transcription factors is well known for sex determination as the fetus grows. For reference, general selective splicing is described in Lopez, Ann, Rev. Genetics, 32 (1998).

선택적으로 접합된 mRNAs가 다른 기능을 갖는 단백질을 코딩하기때문에, 상기 인자를 더 이상 발현시키지 않는 인자 또는 숙주가 결핍된 숙주를 조사하는 것은 흥미로운 일이다. 변경되지 않은 진핵숙주에서 제조된 표준 cDNA 라이브러리에서의 다양성을 정확하고 효과적으로 나타내는 것은 어렵다. 그러나 스플라이싱 방법에 포함되어 있는 인자의 발현을 과잉발현 또는 억제시키는 바이러스 발현 벡터의 사용은 숙주 생물체에서 선택적으로 접합된 mRNA의 비율을 증가시킬 수 있다. 중심되는 유전자 라이브러리가 식물에서 RNA 스플라이싱 방법으로 잠재적 및 실제적인 활성을 갖는 인자의 센스 또는 안티센스 억제 및 과잉발현되도록 제조된다. 유전자 종은 접합인자의 SF2/ASF-형기(Lopato등의 PNAS 92:7672-7676(1995), 접합인자의 RS-풍부 종(Lapato등의, The Plant Cell 8:2255-2264(1996)) 및 하등 또는 고등 진핵생물계에 대한 문헌에서 입증되는 다른 스플라이싱 종을 포함한다. 상기 유전자 라이브러리는 바이러스 발현 벡터로 서브클론되고, 바이러스 라이브러리는 식물 또는 식물세포상에 개개로서 또는 풀로 접종될 것이다. 일단 개개 또는 그룹의 접합입자가 과잉발현되고, 또는 식물세포에서 억제발현되며, 스플라이싱의 새로운 형태가 많은 전사인자, 접합인자 또는 다른 유전자 생성물의 선택적인 접합에서 단백질의 역할에 의해서 나타날 것이다. 바이러스 발현 벡터 및 식물에서 모든 세포 형태를 감염시킬 수 있는 능력을 이룰 수 있는 발현의 높은 수준은 식물에서 선택적으로 발현된 mRNA의 전체 수준을 증가시킨다. 형질감염된 식물은 선택적 접합된 유전자에 대해서 풍부한 cDNA의 제조에 폴리 A(+) RNA를 분리하기위한 개시점으로 사용될 것이다. 선택적 스플라이싱에서 변경은 형질감염되지 않은 식물에서 통상적으로 나타나는 것보다 1차 mRNA에서 다소의 인트론의 수를 스플라이싱할 수 있다. 상기에 풍부한 cDNA 라이브러리가 바이러스 발현 벡터로 클론될 수 있고, 유전자의 새로운 스플라이싱 형태의 기능이 벡터 라이브러리로 감염된 식물상에서 분석될 수 있다.Since selectively conjugated mRNAs encode proteins with different functions, it is interesting to investigate hosts that lack factors or hosts that no longer express these factors. It is difficult to accurately and effectively represent the diversity in standard cDNA libraries prepared in unaltered eukaryotic hosts. However, the use of viral expression vectors that overexpress or inhibit the expression of factors involved in the splicing method can increase the proportion of mRNA selectively conjugated in the host organism. Central gene libraries are prepared in plants for RNA splicing methods to sense and overexpress and sense or antisense the factors with potential and practical activity. The genotypes were the SF2 / ASF-type of the conjugate (PNAS 92: 7672-7676 (1995), such as Lopato, the RS-rich species of the conjugate (The Plant Cell 8: 2255-2264 (1996), Lapato et al.), And Other splicing species, as evidenced in the literature for lower or higher eukaryotes, such gene libraries will be subcloned into viral expression vectors, and the viral libraries will be inoculated individually or as pools on plants or plant cells. Individual or group of conjugated particles are overexpressed, or suppressed in plant cells, and a new form of splicing will emerge due to the role of the protein in the selective conjugation of many transcription factors, conjugates or other gene products. Expression vectors and high levels of expression that can achieve the ability to infect all cell types in a plant can increase the overall level of mRNA selectively expressed in the plant. Transfected plants will be used as a starting point for the isolation of poly A (+) RNA in the preparation of abundant cDNAs for selective spliced genes, with alterations in selective splicing typically occurring in non-transfected plants. Rather than splicing a few introns in the primary mRNA, the cDNA library abundantly above can be cloned into a viral expression vector, and the function of the new splicing form of the gene in plants infected with the vector library. Can be analyzed.

본 실시예에서, 원 접합인자 유전자를 갖는 1차 바이러스 라이브러리로부터 식물에서 또는 유도된 새로운 접합된 mRNAs을 포함하는 식물에서 유도된 바이러스 라이브러리에서 선택적 또는 통상의 접합기능을 갖는 인자의 플리에트로픽(plietropic) 기능을 발견할 수 있다.In this example, plietropic of factors having selective or common conjugation functions in a plant-derived viral library comprising new conjugated mRNAs derived from plants or derived from a primary viral library with the original splicer gene. ) You can discover the function.

유사한 방법은 식물에서 유전자의 전사조절에서 기인하는 인자를 발현시키기위해서 바이러스 벡터를 사용함에 의해 새로운 cDNA 라이브러리를 유도할 수 있다. 본 실시예에서, 전자 인자의 표적 클로닝은 바이러스 발현 벡터로 연결될 수 있다. 상기의 패밀리는 원핵 또는 진핵생물의 게놈에서 나타나는 호메오도메인, Zn 핑거, 루신 지퍼 및 다른 전사인자 패밀리를 포함한다. Schwechheimer등의 Ann.Rev.Plant Phys 및 Plant Mol. Biol. 49(1998). 상기 유전자 라이브러리는 바이러스 발현 벡터로 서브클론되고, 바이러스 라이브러리가 식물 또는 식물세포상에 개별적으로 또는 풀로서 접종될 것이다. 일단 개개의 또는 그룹의 전사인자가 과잉발현되거나 또는 식물세포 또는 식물에서 억제된 발현을 보이며, 새로운 유전자 발현 패턴이 유도될 것이다. 상기는 보통 점차로 조절되는 식물조직에서 낮은 수준으로 존재하는 cDNA의 높은 비율을 나타낸다. 그러나 바이러스 발현 벡터 및 식물에서 모든 세포형태를 감염시킬 수 있는 능력에 의해서 이루어진 발현의 높은 수준을 갖는 것은 세포 형태 및 통상의 수준보다 많이 높은 수준으로 조직특이성 cDMA를 유도한다. 형질감염된 식물은 선택적으로 낮게 발현되거나 또는 점차로 발현되는 cDNA에서 풍부한 cDNA 구조에 대해 폴리 A(+) RNA의 분리를 위한 개시점으로 사용될 것이다. 상기 cDNA는 드물게 또는 비정상적으로 발현된 cDNA에 풍부한 발현 또는 유전자 억제 라이브러리를 제조하는데 사용된다. 상기 풍부한 cDNA 라이브러리는 바이러스 발현 벡터로 클론될 수 있고, 유전자의 새로운 스플라이싱 형태의 기능이 벡터 라이브러리로 형질감염된 식물에서 분석될 것이다.Similar methods can induce new cDNA libraries by using viral vectors to express factors resulting from transcriptional regulation of genes in plants. In this embodiment, target cloning of electronic factors can be linked to viral expression vectors. Such families include homeodomains, Zn fingers, leucine zippers and other transcription factor families that appear in the prokaryotic or eukaryotic genome. Ann. Rev. Plant Phys and Plant Mol. Schwechheimer et al. Biol. 49 (1998). The gene library is subcloned into a viral expression vector and the virus library will be seeded individually or as a pool on the plant or plant cells. Once individual or group of transcription factors are overexpressed or exhibited suppressed expression in plant cells or plants, new gene expression patterns will be induced. This usually indicates a high percentage of cDNA present at low levels in gradually regulated plant tissues. However, having a high level of expression made by viral expression vectors and the ability to infect all cell types in plants induces tissue specific cDMA to levels much higher than normal and normal levels. Transfected plants will be used as a starting point for the isolation of poly A (+) RNA for cDNA structures that are enriched in selectively low or gradually expressed cDNAs. The cDNA is used to prepare an expression or gene suppression library rich in rare or abnormally expressed cDNA. The rich cDNA library can be cloned into viral expression vectors and the function of the new splicing form of the gene will be analyzed in plants transfected with the vector library.

본 발명은 바람직한 실시예를 참고로 기술되졌지만, 다양한 변형이 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 만들어질 수 있는 것으로 이해된다. 부가적으로 본 발명은 모든 (+) 가닥 RNA 바이러스 벡터에 적용되는 것으로 이해된다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, it is understood that various modifications may be made without departing from the spirit of the invention. In addition, it is understood that the present invention applies to all (+) strand RNA viral vectors.

Claims (117)

(a)핵산 서열을 발현할 수 있는 바이러스 핵산에 의해서 숙주 생물체로 핵산 서열을 도입하고; 및(a) introducing a nucleic acid sequence into a host organism by a viral nucleic acid capable of expressing the nucleic acid sequence; And (b)생물체내 핵산 서열의 발현으로부터 기인되는 변화를 관찰하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.(b) observing a change resulting from expression of the nucleic acid sequence in the organism. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, (c)핵산 서열의 발현된 생성물을 회수하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.(c) a method for determining the function of a nucleic acid sequence in an organism, comprising the additional step of recovering the expressed product of the nucleic acid sequence. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 발현된 생성물이 펩티드, 단백질, 폴리단백질, 효소, 리보자임, 항체 및 항원으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And the expressed product is selected from the group consisting of peptides, proteins, polyproteins, enzymes, ribozymes, antibodies and antigens. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법에 의해서 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 RNA, DNA 또는 아미노산 서열 분자.A functional RNA, DNA or amino acid sequence molecule, which is recovered by the method according to claim 1. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 상보성 분석으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The observation step is a method for determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that consisting of complementarity analysis. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 효소반응에서 기질 또는 생성물의 축적에서 생화학적 변화을 분석하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said observing step comprises analyzing the biochemical changes in the accumulation of the substrate or product in the enzymatic reaction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 핵산으로 형질감염시킨 숙주내 표현형 변화를 측정하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises measuring a phenotypic change in the host transfected with the nucleic acid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 핵산으로 형질감염시킨 숙주내 하나 이상의 생화학적 경로에서 변화가 없는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said observing step comprises no change in one or more biochemical pathways in the host transfected with the nucleic acid. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 생화학적 변화를 분석하는 것은 MALDI-TOF, LC/MS, GC/MS, 2차원 IEF/SDS-PAGE 및 ELISA로 이루어진 그룹에서 선택된 방법에 의해서 실시되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Analyzing biochemical changes determines the function of nucleic acid sequences in living organisms, characterized by a method selected from the group consisting of MALDI-TOF, LC / MS, GC / MS, two-dimensional IEF / SDS-PAGE and ELISA. How to. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 핵산의 발현에서 기인되는 세포의 세포질에서 내인성 유전자 발현의 억제를 관찰하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises observing the inhibition of endogenous gene expression in the cytoplasm of the cell resulting from the expression of the nucleic acid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포내 RNA 발현 프로필과 선택된 핵산을 포함하는 세포의 핵에서 RNA 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises comparing the RNA expression profile in the nucleus of the cell comprising the selected nucleic acid with the intracellular RNA expression profile not comprising the selected nucleotide sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포내 RNA 발현 프로필과 선택된 핵산을 포함하는 세포의 세포질에서 RNA 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises comparing the RNA expression profile in the cytoplasm of the cell comprising the selected nucleic acid with the intracellular RNA expression profile not comprising the selected nucleotide sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포내 RNA 발현 프로필과 선택된 핵산을 포함하는 세포의 소기관에서 RNA 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises comparing the RNA expression profile in the organelle of the cell comprising the selected nucleic acid with the intracellular RNA expression profile not comprising the selected nucleotide sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포의 세포질내 단백질 발현 프로필과 선택된 핵산 서열을 포함하는 세포의 세포질에서 단백질 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The observation step is to determine the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that the comparison of the protein expression profile in the cytoplasm of the cell containing the selected nucleic acid sequence and the protein containing the selected nucleotide sequence Way. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열 및 적어도 하나의 비-네이티브 핵산 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said viral nucleic acid consists of a native plant virus subgenomic promoter, a plant virus coat protein coding sequence, and at least one non-native nucleic acid sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 적어도 하나의 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터 및 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열로 이루어지며, 상기 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터는 식물 바이러스 코트 단백질 서열의 전사를 개시하고, 상기 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터는 숙주 식물내 조작가능하게 결합된 핵산 서열의 전사를 개시하며, 상기 재조합 식물 바이러스 핵산은 숙주 식물내 국부적으로 또는 전체적으로 발현되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The viral nucleic acid consists of a native plant virus subgenomic promoter, at least one non-native plant virus subgenomic promoter and a plant virus coat protein coding sequence, wherein the native plant virus subgenomic promoter initiates transcription of the plant virus coat protein sequence. And wherein said non-native plant virus subgenomic promoter initiates transcription of the operably linked nucleic acid sequence in the host plant, wherein said recombinant plant virus nucleic acid is expressed locally or entirely in the host plant. How to determine the function of a sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 적어도 하나의 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터 및 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열로 이루어지며, 상기 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터는 조작가능하게 결합된 핵산 서열의 전사를 개시하고, 상기 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터는 숙주 식물내 식물 바이러스 코트 단백질 서열의 전사를 개시하며, 상기 바이러스 핵산 및 재조합 식물 바이러스 핵산은 숙주 식물내 국부적으로 또는 전체적으로 발현되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The viral nucleic acid consists of a native plant virus subgenomic promoter, at least one non-native plant virus subgenomic promoter, and a plant virus coat protein coding sequence, wherein the native plant virus subgenomic promoter is operable for transcription of the nucleic acid sequence operably linked. Wherein the non-native plant virus subgenomic promoter initiates transcription of the plant virus coat protein sequence in the host plant, wherein the viral nucleic acid and the recombinant plant virus nucleic acid are expressed locally or entirely in the host plant. Method of determining the function of nucleic acid sequences in living organisms. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 관심있는 핵산 서열을 포함하고, 상기 관심있는 핵산서열은 재조합 식물 바이러스 핵산의 게놈 DNA 또는 RNA로 전사되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said viral nucleic acid comprises a nucleic acid sequence of interest, said nucleic acid sequence of interest is transcribed into genomic DNA or RNA of a recombinant plant viral nucleic acid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 핵산 서열은 생물체의 cDNA 라이브러리의 전부 또는 일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The nucleic acid sequence is a method for determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that consisting of all or part of the cDNA library of the organism. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 cDNA 라이브러리가 정상화되거나 또는 제거되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The method of determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that the cDNA library is normalized or removed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산이 포티바이러스, 토바모바이러스, 브로모바이러스, 쌀 괴사 바이러스, 제미니바이러스, 리노바이러스, 폴리오바이러스, 원숭이 바이러스, 폴리오마바이러스 및 아데노바이러스로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The nucleic acid in the organism, wherein the viral nucleic acid is selected from the group consisting of fortivirus, tobamovirus, bromovirus, rice necrosis virus, geminivirus, rhinovirus, poliovirus, monkey virus, polyomavirus and adenovirus. How to determine the function of a sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 바이러스 코트 단백질을 코딩하는 제1 핵산 서열 및 제2 핵산서열의 핵산 융합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said viral nucleic acid comprises nucleic acid fusion of a first nucleic acid sequence encoding a viral coat protein and a second nucleic acid sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 유전자도입 식물에 존재하는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The viral nucleic acid is a method for determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that present in the transgenic plant. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바이러스 핵산은 관심의 핵산 서열 및 적어도 일부의 바이러스 게놈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said viral nucleic acid consists of the nucleic acid sequence of interest and at least a portion of the viral genome. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 핵산 서열은 바이러스 핵산의 바이러스 게놈 DNA 또는 RNA에 존재하는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said nucleic acid sequence is present in the viral genomic DNA or RNA of a viral nucleic acid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 숙주 생물체는 식물 또는 식물세포인 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The host organism is a method for determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that the plant or plant cells. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 숙주 생물체는 동물, 동물세포, 식물, 식물세포, 세균 및 균류로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said host organism is selected from the group consisting of animals, animal cells, plants, plant cells, bacteria and fungi. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 숙주 생물체는 약품 또는 화학약품으로 처리되거나 또는 질병-원인제로 감염시킨 조직, 기관 또는 생물체에서 유도된 세포 또는 조직인 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said host organism is a cell or tissue derived from a tissue, organ or organism treated with a drug or chemical or infected with a disease-causing agent. 핵산은 내인성 유전자에 대해 안티센스 또는 포지티브-센스이며, 핵산을 발현시키는데 적당한 바이러스 핵산에 의해서 생물체로 핵산을 도입시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.A nucleic acid is an antisense or positive-sense to an endogenous gene, the method of silencing one or more endogenous genes in an organism, cell or tissue characterized by the step of introducing the nucleic acid into the organism by a viral nucleic acid suitable for expressing the nucleic acid. . 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 핵산은 유전자 또는 다중유전자를 사일런스하도록 작용하는 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.Wherein said nucleic acid acts to silence a gene or multigene. 10. A method of silencing one or more endogenous genes in an organism, cell or tissue. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,The method of claim 29 or 30, 발현이 유전자 사일런싱에 의해서 영향을 받는 1차 또는 2차 대사물질을 회수하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.A method of silencing one or more endogenous genes in an organism, cell or tissue, wherein the expression consists in recovering the primary or secondary metabolites affected by gene silencing. 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 RNA, DNA 또는 아미노산-함유 분자.A functional RNA, DNA or amino acid-containing molecule, which is recovered in a method according to any one of claims 29 to 31. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 숙주가 식물, 동물, 세균 및 효모로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.A method of silencing one or more endogenous genes in an organism, cell or tissue, wherein said host is selected from the group consisting of plants, animals, bacteria and yeasts. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 숙주 생물체는 약품 또는 화학약품으로 처리되거나 또는 질병-원인제로 감염시킨 조직, 기관 또는 생물체에서 유도된 세포 또는 조직인 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.The host organism is a method of silencing one or more endogenous genes in an organism, cell or tissue, characterized in that the cells or tissues derived from a tissue, organ or organism treated with a drug or chemical or infected with a disease-causing agent. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 바이러스 핵산은 비-네이티브 핵산의 국부적 또는 전체적으로 발현시키는데 적당하며, 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 적어도 하나의 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터 및 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열로 이루어지며, 상기 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터는 조작가능하게 결합된 핵산 서열의 전사를 개시하고, 상기 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터가 숙주 식물에 식물 바이러스 코트 단백질 서열의 전사를 개시하며, 상기 재조합 식물 바이러스 핵산은 숙주 식물내 국부적 또는 전체적으로 발현되는 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.The viral nucleic acid is suitable for local or total expression of a non-native nucleic acid and consists of a native plant virus subgenomic promoter, at least one non-native plant virus subgenomic promoter and a plant virus coat protein coding sequence, wherein the native plant virus The subgenomic promoter initiates the transcription of the operably linked nucleic acid sequence, the non-native plant virus subgenomic promoter initiates the transcription of the plant virus coat protein sequence in the host plant, and the recombinant plant viral nucleic acid in the host plant. A method of silencing one or more endogenous genes in an organism, cell or tissue characterized in that they are expressed locally or in whole. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 바이러스 핵산은 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터, 적어도 하나의 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터 및 식물 바이러스 코트 단백질 코딩 서열로 이루어지며, 상기 네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터는 식물 바이러스 코트 단백질 서열의 전사를 개시하고, 상기 비-네이티브 식물 바이러스 서브게놈 프로모터가 숙주 식물에 조작가능하게 결합된 핵산 서열의 전사를 개시하며, 상기 재조합 식물 바이러스 핵산은 숙주 식물내 국부적 또는 전체적으로 발현되는 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.The viral nucleic acid consists of a native plant virus subgenomic promoter, at least one non-native plant virus subgenomic promoter and a plant virus coat protein coding sequence, wherein the native plant virus subgenomic promoter initiates transcription of the plant virus coat protein sequence. Wherein said non-native plant virus subgenomic promoter initiates transcription of a nucleic acid sequence operably linked to a host plant, wherein said recombinant plant virus nucleic acid is expressed locally or in whole in a host plant. A method of silencing one or more endogenous genes in a tissue. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 바이러스 핵산이 포티바이러스, 토바모바이러스, 브로모바이러스, 쌀 괴사 바이러스, 제미니바이러스, 리노바이러스, 폴리오바이러스, 원숭이 바이러스, 폴리오마바이러스 및 아데노바이러스로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생물체, 세포 또는 조직에서 하나 이상의 내인성 유전자를 사일런싱시키는 방법.The viral nucleic acid is selected from the group consisting of fortivirus, tobamovirus, bromovirus, rice necrosis virus, geminivirus, rhinovirus, poliovirus, monkey virus, polyomavirus and adenovirus. Or silencing one or more endogenous genes in a tissue. (a)생물체내 하나 이상의 발현된 서열 tag cDNA가 발현되는데 적당한 바이러스 핵산으로 하나 이상의 발현된 서열 tag cDNAs를 클로닝하고;(a) cloning one or more expressed sequence tag cDNAs with a viral nucleic acid suitable for expression of one or more expressed sequence tag cDNAs in a living organism; (b)상기 발현된 서열 tag cDNAs로 이루어진 바이러스 핵산으로 생물체를 감염시키고; 및(b) infecting the organism with the viral nucleic acid consisting of the expressed sequence tag cDNAs; And (c)상기 생물체내 핵산 서열의 발현으로부터 기인되는 변화를 관찰하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.(c) observing a change resulting from expression of the nucleic acid sequence in the organism. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, (d)핵산 서열의 발현된 생성물을 회수하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.(d) a method for determining the function of a nucleic acid sequence in an organism, comprising the additional step of recovering the expressed product of the nucleic acid sequence. 제 38 항 또는 제 39 항에 따른 방법으로 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 DNA, RNA 또는 아미노산 분자.A functional DNA, RNA or amino acid molecule, which is recovered by the method according to claim 38 or 39. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 상보성 분석으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The observation step is a method for determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that consisting of complementarity analysis. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 효소반응에서 기질 또는 생성물의 축적에서 생화학적 변화를 분석하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said observing step comprises analyzing the biochemical changes in the accumulation of substrate or product in the enzymatic reaction. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 핵산으로 형질감염시킨 숙주내 표현형 변화를 측정하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises measuring a phenotypic change in the host transfected with the nucleic acid. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 핵산으로 형질감염시킨 숙주내 하나 이상의 생화학적 경로에서 변화가 없는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Wherein said observing step comprises no change in one or more biochemical pathways in the host transfected with the nucleic acid. 제 42 항에 있어서,The method of claim 42, 생화학적 변화를 분석하는 것은 MALDI-TOF, LC/MS, GC/MS, 2차원 IEF/SDS-PAGE 및 ELISA로 이루어진 그룹에서 선택된 방법에 의해서 실시되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Analyzing biochemical changes determines the function of nucleic acid sequences in living organisms, characterized by a method selected from the group consisting of MALDI-TOF, LC / MS, GC / MS, two-dimensional IEF / SDS-PAGE and ELISA. How to. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 핵산의 발현에서 기인되는 세포의 세포질에서 내인성 유전자 발현의 억제를 관찰하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises observing the inhibition of endogenous gene expression in the cytoplasm of the cell resulting from the expression of the nucleic acid. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포내 RNA 발현 프로필과 선택된 핵산을 포함하는 세포의 핵에서 RNA 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises comparing the RNA expression profile in the nucleus of the cell comprising the selected nucleic acid with the intracellular RNA expression profile not comprising the selected nucleotide sequence. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포내 RNA 발현 프로필과 선택된 핵산을 포함하는 세포의 소기관에서 RNA 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.And said observing step comprises comparing the RNA expression profile in the organelle of the cell comprising the selected nucleic acid with the intracellular RNA expression profile not comprising the selected nucleotide sequence. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 선택된 누클레오티드 서열을 포함하지 않는 세포의 세포질내 단백질 발현 프로필과 선택된 핵산 서열을 포함하는 세포의 세포질에서 단백질 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The observation step is to determine the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that the comparison of the protein expression profile in the cytoplasm of the cell containing the selected nucleic acid sequence and the protein containing the selected nucleotide sequence Way. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 관찰 단계는 선택된 핵산 서열을 포함하지 않는 세포의 세포질내 RNA 발현 프로필과 선택된 핵산 서열을 포함하는 세포의 세포질에서 RNA 발현 프로필을 비교하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The observation step is to determine the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that the comparison of the RNA expression profile in the cytoplasm of the cell containing the selected nucleic acid sequence and the cell containing no selected nucleic acid sequence Way. (a)숙주 생물체의 게놈을 변경하고;(a) alter the genome of a host organism; (b)관심있는 핵산서열을 도입하고; 및(b) introducing the nucleic acid sequence of interest; And (c)생물체내 핵산 서열의 발현에서 기인하는 변화를 관찰하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.(c) observing a change resulting from expression of the nucleic acid sequence in the organism. 제 51 항에 있어서,The method of claim 51, wherein (d)핵산 서열의 발현된 생성물을 회수하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.(d) a method for determining the function of a nucleic acid sequence in an organism, comprising the additional step of recovering the expressed product of the nucleic acid sequence. 제 51 항 또는 제 52 항에 따른 방법으로 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 DNA, RNA 또는 아미노산 서열.53. A functional DNA, RNA or amino acid sequence, which is recovered by the method according to claims 51 or 52. 제 51 항에 있어서,The method of claim 51, wherein 숙주 생물체의 게놈을 돌연변이화하는 것은 생물체로 하나 이상의 전이인자 DNA 서열을 도입함에 의해서 실시되는 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.Mutagenesis of the host organism's genome is performed by introducing one or more transition factor DNA sequences into the organism. 제 51 항에 있어서,The method of claim 51, wherein 상기 관찰 단계는 상보성 분석으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물체내 핵산서열의 기능을 결정하는 방법.The observation step is a method for determining the function of the nucleic acid sequence in the organism, characterized in that consisting of complementarity analysis. (a)유전자도입 식물로 핵산을 도입하고; 및(a) introducing a nucleic acid into the transgenic plant; And (b)유전자도입 식물내 핵산 서열의 발현에서 기인하는 변화를 관찰하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자도입 식물내 핵산서열의 기능을 확인하는 방법.(b) observing the change resulting from the expression of the nucleic acid sequence in the transgenic plant. 제 56 항에 있어서,The method of claim 56, wherein (c)핵산 서열의 발현된 생성물을 회수하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자도입 식물내 핵산서열의 기능을 확인하는 방법.(c) a method of confirming the function of the nucleic acid sequence in the transgenic plant, characterized in that it comprises an additional step of recovering the expressed product of the nucleic acid sequence. 제 56 항 또는 제 57 항에 따른 방법으로 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 DNA, RNA 또는 아미노산 서열 분자.58. A functional DNA, RNA or amino acid sequence molecule, which is recovered by the method according to claims 56 or 57. 제 56 항에 있어서,The method of claim 56, wherein 상기 유전자도입 식물은 적어도 하나의 비-네이티브 전이인자 DNA 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자도입 식물내 핵산서열의 기능을 확인하는 방법.The transgenic plant is a method of confirming the function of the nucleic acid sequence in the transgenic plant, characterized in that consisting of at least one non-native transfer factor DNA sequence. (a)제1 허용조건하에서 식물을 생장시키고;(a) growing a plant under a first acceptable condition; (b)적어도 약 1주기 성장 사이클의 기간동안 제한조건에 (a)단계의 식물을 노출시키고;(b) exposing the plant of step (a) to constraints for a period of at least about one cycle of growth cycle; (c)적어도 약 1주기 성장 사이클의 기간동안 제2 허용조건에 (b)단계의 식물을 전이시키고; 및(c) transferring the plant of step (b) to a second acceptable condition for a period of at least about one cycle of growth cycle; And (d)치사 돌연변이를 갖는 식물을 선택하고, 제한조건에 민감하고, 생물체의 생존에 필수적인 치사 돌연변이를 운반하는 식물을 확인하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.(d) selecting a plant with a lethal mutation and identifying a plant carrying a lethal mutation that is sensitive to the constraints and essential for the survival of the organism. How to identify gene function in plants. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, (d)단계 후, (e)돌연변이화된 유전자의 기능성 사본을 포함하는 바이러스 벡터로 형질감염시킴에 의해서 열성 또는 우성 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물에 상보적인 추가의 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.after step (d), (e) an additional step complementary to the transgenic plant carrying recessive or dominant conditional lethal mutations by transfection with a viral vector comprising a functional copy of the mutated gene A method for confirming gene function in a transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in a gene. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, (e)단계후에, (f)상기 돌연변이를 정정하거나 또는 상보적인 바이러스 벡터 유전자를 분리하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.After step (e), (f) a further step of correcting the mutation or isolating complementary viral vector genes, characterized in that the method of confirming the gene function in the transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in the gene. . 제 62 항에 있어서,63. The method of claim 62, 상기 유전자를 분리하는 단계후에, (i)상기 유전자의 기능을 확인하고, (ii)상기 유전자에 의해서 발현되는 생성물을 확인하고, 및 (iii)상기 유전자를 시퀀싱하는 것에서 선택되는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.After the step of isolating the gene, the method comprises the steps of: (i) identifying the function of the gene, (ii) identifying the product expressed by the gene, and (iii) sequencing the gene. A method for identifying gene function in a transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in the gene. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 제1 허용조건은 식물조직, 식물세포 또는 식물기관에 대한 완전한 성장배지를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Wherein said first acceptable condition comprises a complete growth medium for plant tissues, plant cells or plant organs. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 제1 허용조건은 낮은 삼투력으로 성장배지를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Wherein said first acceptable condition comprises a growth medium with low osmotic power. A method for identifying gene function in a transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in a gene. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 제1 허용조건은 야생형에 대해 적정 성장온도에서 약 5 내지 15℃ 미만의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Wherein said first acceptable condition comprises a temperature of less than about 5-15 ° C. at an appropriate growth temperature for the wild type. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 제한조건은 생물체에 대해 적정 성장온도와 생물체에 대해 적정 성장온도에서 적어도 약 15℃이상 사이의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.The restriction condition identifies a gene function in a transgenic plant that carries a conditional lethal mutation in the gene, characterized in that it comprises a temperature between at least about 15 ° C. and at an appropriate growth temperature for the organism and an appropriate growth temperature for the organism. How to. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 제2 허용조건은 실질적으로 제1 허용조건과 같은 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Wherein said second acceptance condition is substantially the same as said first acceptance condition. 16. A method of identifying a gene function in a transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in a gene. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 성장단계(a)에서 식물세포가 식물 잎 디스크상에 레플리카 처리된 식물세포인 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Method of confirming the gene function in the transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in the gene, characterized in that the plant cell in the growth step (a) is a replica of the plant cell treated on the plant leaf disk. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 단계(c)에서 기간은 적어도 1주기의 성장 사이클과 동일한 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.And wherein said time period in step (c) is identical to a growth cycle of at least one cycle. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 단계(a)에서 식물은 외떡잎식물 및 쌍떡잎식물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.In the step (a) the plant is a method for identifying the gene function in the transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in the gene, characterized in that selected from the group consisting of monocotyledonous plants and dicotyledonous plants. 제 60 항에 있어서,The method of claim 60, 상기 단계(a)에서 식물은 T-DNA 또는 전이인자 핵산 서열로 삽입 돌연변이화에 의해서 돌연변이화하는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Wherein said plant in step (a) is mutated by insertional mutagenesis into a T-DNA or transgenic nucleic acid sequence. 제 72 항에 있어서,The method of claim 72, 상기 식물은 핵산 알킬화제, 삽입제, 이온화 방사선, 열 및 소리로 이루어진 그룹에서 선택된 돌연변이유발원으로 돌연변이화되는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.Wherein said plant is mutated with a mutagenesis agent selected from the group consisting of nucleic acid alkylating agents, inserts, ionizing radiation, heat and sound. . 제 73 항에 있어서,The method of claim 73, wherein 상기 알킬화제 및 삽입제는 메탄설포네이트, 메틸 메탄설포네이트, 메틸니트로소구아니딘, 4-니트로퀴놀린-1-옥시드, 2-아미노퓨린, 5-브로모우라실, ICR 191 및 다른 화학선 유도체, 에티디움 브로마이드, 아질산 및 N-메틸-N'-니트로소-N-니트로구아니딘으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자내 조건적 치사 돌연변이를 운반하는 유전자도입 식물내 유전자 기능을 확인하는 방법.The alkylating agent and intercalating agent are methanesulfonate, methyl methanesulfonate, methylnitrosoguanidine, 4-nitroquinoline-1-oxide, 2-aminopurine, 5-bromouracil, ICR 191 and other actinic derivatives, etis A method for confirming gene function in a transgenic plant carrying a conditional lethal mutation in a gene, characterized in that it is selected from the group consisting of dium bromide, nitrous acid and N-methyl-N'-nitroso-N-nitroguanidine. (a)제1 허용조건하에서 식물을 생장시키고;(a) growing a plant under a first acceptable condition; (b)적어도 1주기 생장 사이클과 동일한 기간동안 제한조건에 (a)단계의 식물을 노출시키고;(b) exposing the plants of step (a) to constraints for at least the same period as the one cycle growth cycle; (c)적어도 1주기 생장 사이클과 동일한 기간동안 제2 허용조건에 (b)단계의 식물을 전이시키고;(c) transferring the plant of step (b) to a second acceptable condition for at least the same period of one cycle of growth; (d)조건적 치사 돌연변이를 일으키는 유전자를 갖는 식물을 선택하고; 및(d) selecting plants with genes that cause conditional lethal mutations; And (e)조건적 치사 돌연변이에 해당하는 유전자 생성물을 확인하고, 농약 또는 제초제 화합물의 표적 유전자 생성물을 확인하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 항세균성 약제, 제초제, 농약 또는 살균제 화합물의 표적 유전자 생성물을 확인하는 방법.(e) identifying the gene product corresponding to the conditional lethal mutation, and identifying the target gene product of the pesticide or herbicide compound, wherein the target gene product of the antibacterial agent, herbicide, pesticide or fungicide compound is identified. How to. 제 75 항에 있어서,76. The method of claim 75 wherein 상기 제한조건은 온도를 변화시키는 것을 포함하고, 조건적 치사 돌연변이는 온도-민감성 치사 돌연변이인 것을 특징으로 하는 항세균성 약제, 제초제, 농약 또는 살균제 화합물의 표적 유전자 생성물을 확인하는 방법.Wherein said restriction comprises changing temperature, wherein the conditional lethal mutation is a temperature-sensitive lethal mutation. 16. A method of identifying a target gene product of an antibacterial agent, herbicide, pesticide or fungicide compound. 제 75 항에 있어서,76. The method of claim 75 wherein 상기 방법은 단계(a)-(c)에서 적어도 50개의 식물을 포함하는 것을 특징으로 하는 항세균성 약제, 제초제, 농약 또는 살균제 화합물의 표적 유전자 생성물을 확인하는 방법.The method identifies a target gene product of an antimicrobial agent, herbicide, pesticide or fungicide compound, comprising at least 50 plants in steps (a)-(c). 바이러스 핵산의 cDNA 개시자리와 바이러스 핵산의 프로모터 서열의 전사개시자리 사이에 하나이상의 누클레오티드를 삽입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.Inserting at least one nucleotide between the cDNA initiation site of the viral nucleic acid and the transcription start site of the promoter sequence of the viral nucleic acid. 제 78 항에 있어서,The method of claim 78, 한개의 누클레오티드가 삽입되는 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.A method for preparing an infectious viral vector, characterized in that one nucleotide is inserted. 제 78 항에 있어서,The method of claim 78, 두개의 누클레오티드가 삽입되는 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.A method for preparing an infectious viral vector, characterized in that two nucleotides are inserted. 제 78 항에 있어서,The method of claim 78, 세개의 누클레오티드가 삽입되는 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.A method for preparing an infectious viral vector, wherein three nucleotides are inserted. 제 79 항에 있어서,80. The method of claim 79 wherein 상기 삽입된 한개의 누클레오티드가 G인 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.The method of producing an infectious viral vector, characterized in that the inserted one nucleotide is G. 제 80 항 또는 제 81 항에 있어서,82. The method of claim 80 or 81, 상기 삽입된 누클레오티드는 5'-말단에서 G를 포함하는 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.Wherein said inserted nucleotide comprises a G at the 5′-end. 제 78 항에 있어서,The method of claim 78, 상기 삽입된 누클레오티드는 GNN, GTN 또는 그의 다수인 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.Wherein said inserted nucleotide is GNN, GTN, or a plurality thereof. 제 78 항에 있어서,The method of claim 78, 상기 바이러스 핵산이 포티바이러스, 토바모바이러스, 브로모바이러스, 쌀 괴사 바이러스, 리노바이러스 및 폴리오바이러스로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 감염성 바이러스 벡터를 제조하는 방법.The viral nucleic acid is selected from the group consisting of fortivirus, tobamovirus, bromovirus, rice necrosis virus, rhinovirus and poliovirus. 제 78 항에 따른 방법에 의해서 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 RNA, DNA 또는 아미노산 함유 분자.A functional RNA, DNA or amino acid containing molecule, which is recovered by the method according to claim 78. 캡 아날로그의 부재하에서 바이러스 핵산을 전사시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주를 감염시키는 방법.Transcribing the viral nucleic acid in the absence of a cap analog. 캡 아날로그의 존재하에서 바이러스 핵산을 전사시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주를 감염시키는 방법.Transcribing the viral nucleic acid in the presence of a cap analog. 제 87 항에 있어서,88. The method of claim 87, 상기 바이러스 핵산은 이동 단백질을 코딩하는 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 숙주를 감염시키는 방법.And said viral nucleic acid comprises a sequence encoding a mobile protein. 제 87 항에 있어서,88. The method of claim 87, 상기 바이러스 핵산은 바이러스 핵산의 cDNA 개시자리와 바이러스 핵산의 프로모터 서열의 전사 개시자리 사이에 부가적으로 하나 이상의 누클레오티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 숙주를 감염시키는 방법.Wherein said viral nucleic acid further comprises at least one nucleotide between the cDNA initiation site of the viral nucleic acid and the transcription initiation site of the promoter sequence of the viral nucleic acid. 제 87 항에 있어서,88. The method of claim 87, 상기 바이러스 핵산이 포티바이러스, 토바모바이러스, 브로모바이러스, 쌀 괴사 바이러스, 리노바이러스 및 폴리오바이러스로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주를 감염시키는 방법.The viral nucleic acid is selected from the group consisting of fortivirus, tobamovirus, bromovirus, rice necrosis virus, rhinovirus and poliovirus. 제 87 항 또는 제 88 항에 따른 방법에 의해서 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 RNA, DNA 또는 아미노산 함유 분자.89. A functional RNA, DNA or amino acid containing molecule, which is recovered by the method according to claim 87 or 88. 프로테아제의 내인성 억제제의 제조를 유도하는 화합물로 식물 숙주를 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법.A method of inhibiting an endogenous protease of a plant host, comprising treating the plant host with a compound that induces the preparation of an endogenous inhibitor of the protease. 제 93 항에 있어서,94. The method of claim 93, 상기 화합물은 자스몬산인 것을 특징으로 하는 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법.And said compound is jasmonic acid. 제 93 항에 있어서,94. The method of claim 93, 화합물로 식물 숙주를 처리하면 외인성 핵산 또는 그의 단백질 생성물이 증가되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법.Treatment of a plant host with a compound increases the exogenous nucleic acid or its protein product. 제 93 항에 있어서,94. The method of claim 93, 상기 바이러스 핵산이 포티바이러스, 토바모바이러스, 브로모바이러스, 쌀 괴사 바이러스, 제미니바이러스, 리노바이러스, 폴리오바이러스, 원숭이 바이러스, 폴리오마바이러스 및 아데노바이러스로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주의 내인성 프로테아제를 억제하는 방법.The viral host is selected from the group consisting of fortivirus, tobamovirus, bromovirus, rice necrosis virus, gemini virus, rhinovirus, poliovirus, monkey virus, polyomavirus and adenovirus. A method of inhibiting endogenous proteases. 제 93 항에 따른 방법에 의해서 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 RNA, DNA 또는 아미노산 함유 분자.A functional RNA, DNA or amino acid containing molecule, which is recovered by the method according to claim 93. 종간 잡종화단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 외래 서열의 발현을 향상시키는 방법.A method for enhancing the expression of foreign sequences in a plant host, characterized in that it comprises a hybridization step between species. (a)핵산 서열의 변이체를 포함하는 라이브러리로 이루어진 바이러스 발현 벡터를 제조하고;(a) preparing a viral expression vector consisting of a library comprising variants of nucleic acid sequences; (b)핵산서열의 변이체를 발현시킴에 의해서 식물 숙주로 바이러스 핵산 라이브러리를 도입시키며; 및(b) introducing a viral nucleic acid library into the plant host by expressing variants of the nucleic acid sequence; And (c)핵산 서열의 변이체의 발현으로 기인되는 변화를 관찰화는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.(c) observing the change resulting from expression of the variant of the nucleic acid sequence. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein (d)핵산 서열의 하나 이상의 변이체를 시퀀싱하는 추가적인 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.(d) an additional step of sequencing one or more variants of the nucleic acid sequence. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 라이브러리는 핵산 서열의 임의 변이체를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.And said library comprises any variant of a nucleic acid sequence. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 라이브러리는 핵산 서열의 공지된 변이체를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.Wherein said library comprises known variants of the nucleic acid sequence. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 라이브러리가 핵산을 조작함에 의해서 제조되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.Wherein said library is prepared by manipulating nucleic acid. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 핵산은 바이러스 발현 벡터에 대해 비-네이티브인 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.Wherein said nucleic acid is non-native for viral expression vectors. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 핵산은 바이러스 발현 벡터에 대해 네이티브인 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.Wherein said nucleic acid is native to a viral expression vector. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 핵산 서열의 이동성이 활용되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence in a plant host, characterized in that the mobility of the nucleic acid sequence is utilized. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 핵산 서열의 프로모터가 활용되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence in a plant host, characterized in that a promoter of the nucleic acid sequence is utilized. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 핵산 서열의 숙주 범위가 활용되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence in a plant host, characterized in that a host range of nucleic acid sequences is utilized. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 핵산 서열의 시그날 기능이 활용되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence in a plant host, characterized in that the signal function of the nucleic acid sequence is utilized. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 핵산 서열의 복제 안정성이 활용되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence in a plant host, wherein the replication stability of the nucleic acid sequence is utilized. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 핵산 서열의 해독 효율성이 최적화되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence in a plant host, characterized in that the efficiency of translation of the nucleic acid sequence is optimized. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 라이브러리가 세포-유리 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.Wherein said library is prepared by a cell-free method. 제 99 항에 있어서,The method of claim 99, wherein 상기 바이러스 발현 벡터는 포티바이러스, 토바모바이러스, 브로모바이러스, 쌀 괴사 바이러스, 제미니바이러스, 리노바이러스, 폴리오바이러스, 원숭이 바이러스, 폴리오마바이러스 및 아데노바이러스로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 식물 숙주내 핵산 서열의 기능을 활용하는 방법.The viral expression vector is a plant host, characterized in that selected from the group consisting of fortivirus, tobamovirus, bromovirus, rice necrosis virus, geminivirus, rhinovirus, poliovirus, monkey virus, polyomavirus and adenovirus. A method of utilizing the function of a nucleic acid sequence within. 제 99 항 또는 제 100 항에 따른 방법에 의해서 회수되는 것을 특징으로 하는 기능 RNA, DNA 또는 아미노산 함유 분자.A functional RNA, DNA or amino acid containing molecule, which is recovered by the method according to claim 99 or 100. 이.콜리의 부재하에서 라이브러리를 증식시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이러스 발현 라이브러리내 핵산 서열을 증가시키는 방법.A method of increasing a nucleic acid sequence in a viral expression library, comprising propagating the library in the absence of E. coli. 하나 이상의 리포터 유전자가 바이러스 발현 벡터내 하나 이상의 구성 또는 유도된 프로모터에 융합되는 것을 특징으로 하는 유전자의 기능을 결정하는 방법.At least one reporter gene is fused to at least one constituent or derived promoter in a viral expression vector. (a)비-네이티브 핵산 서열을 포함하는 바이러스 발현 벡터를 제조하고;(a) preparing a viral expression vector comprising a non-native nucleic acid sequence; (b)상기 바이러스 발현 벡터로 식물 숙주를 감염시키고;(b) infecting a plant host with said viral expression vector; (c)전사를 측정하거나 또는 식물 숙주내 하나 이상의 RNA 분자를 처리하고; 및(c) measuring transcription or treating one or more RNA molecules in a plant host; And (d)하나 이상의 RNA 분자에서 cDNA 라이브러리를 합성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 숙주에서 새로운 cDNA 라이브러리를 제조하는 방법.(d) synthesizing a cDNA library from one or more RNA molecules.
KR1020007007808A 1998-01-16 1999-01-15 Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host KR20010040337A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US818698A 1998-01-16 1998-01-16
US09/008,186 1998-01-16
PCT/US1999/001164 WO1999036516A2 (en) 1998-01-16 1999-01-15 Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010040337A true KR20010040337A (en) 2001-05-15

Family

ID=21730222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007007808A KR20010040337A (en) 1998-01-16 1999-01-15 Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1045899A2 (en)
JP (1) JP2002508957A (en)
KR (1) KR20010040337A (en)
AU (1) AU761367B2 (en)
CA (1) CA2318662A1 (en)
WO (1) WO1999036516A2 (en)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6468745B1 (en) 1998-01-16 2002-10-22 Large Scale Biology Corporation Method for expressing a library of nucleic acid sequence variants and selecting desired traits
US6300134B1 (en) 1998-01-16 2001-10-09 Large Scale Biology Corporation RNA transformation vectors derived from a single-component RNA virus and contain an intervening sequence between the cap and the 5′ end
US6300133B1 (en) 1998-01-16 2001-10-09 Large Scale Biology Corporation RNA transformation vectors derived from an uncapped single-component RNA virus
US6303848B1 (en) * 1998-01-16 2001-10-16 Large Scale Biology Corporation Method for conferring herbicide, pest, or disease resistance in plant hosts
US6700040B2 (en) * 1998-01-16 2004-03-02 Large Scale Biology Corporation Cytoplasmic gene inhibition or gene expression in transfected plants by a tobraviral vector
WO2000063397A2 (en) * 1999-04-20 2000-10-26 Aventis Cropscience N.V. Methods for delivering inhibitory rna to plants and applications thereof
IL147343A0 (en) * 1999-07-21 2002-08-14 Large Scale Biology Corp Method for enhancing ran or protein production using non-native 5' untranslated sequences in recombinant viral nucleic acids
MXPA02000614A (en) * 1999-07-21 2002-07-02 Large Scale Biology Corp Method of correlating sequence function by transfecting a nucleic acid sequence of a donor organism into a plant host in an anti-sense or positive sense orientation.
WO2001038513A2 (en) * 1999-11-23 2001-05-31 Maxygen, Inc. Shuffling of agrobacterium and viral genes, plasmids and genomes for improved plant transformation
AU2001234980A1 (en) 2000-02-09 2001-08-20 Genvec, Inc. Methods of preparing and using a viral vector library
AU2001248371A1 (en) * 2000-04-18 2001-10-30 Syngenta Participations Ag Amino acid:glyoxylate aminotransferase genes from plants and uses thereof
AU2001278872A1 (en) 2000-07-06 2002-01-21 Genvec, Inc. Method of identifying a binding partner of a gene product
US6830885B1 (en) 2000-08-18 2004-12-14 Phenogene Therapeutiques Inc. Nucleic acid molecule, method and kit for selecting a nucleic acid having a desired feature
DE10049587A1 (en) 2000-10-06 2002-05-02 Icon Genetics Ag Vector system for plants
DE10061150A1 (en) 2000-12-08 2002-06-13 Icon Genetics Ag Methods and vectors for the production of transgenic plants
DE10102389A1 (en) 2001-01-19 2002-08-01 Icon Genetics Ag Methods and vectors for plastid transformation of higher plants
AU2002241980B2 (en) * 2001-01-25 2008-01-31 Virxsys Corporation Methods and compositions for identifying gene function
US6800748B2 (en) 2001-01-25 2004-10-05 Large Scale Biology Corporation Cytoplasmic inhibition of gene expression and expression of a foreign protein in a monocot plant by a plant viral vector
JP2002238574A (en) * 2001-02-16 2002-08-27 Japan International Research Center For Agricultural Services Whole length genomic rna of papaya deformed leaf mosaic virus
DE10114209A1 (en) 2001-03-23 2002-12-05 Icon Genetics Ag Site-directed transformation using amplification vectors
DE10115507A1 (en) 2001-03-29 2002-10-10 Icon Genetics Ag Method for coding information in nucleic acids of a genetically modified organism
DE10121283B4 (en) 2001-04-30 2011-08-11 Icon Genetics GmbH, 80333 Methods and vectors for amplification or expression of desired nucleic acid sequences in plants
DE10132780A1 (en) 2001-07-06 2003-01-16 Icon Genetics Ag Plastid gene expression via autonomously replicating vectors
US7608758B2 (en) 2001-08-31 2009-10-27 Riken Plant system for comprehensive gene function analysis with the use of full-length cDNA
US7635798B2 (en) 2001-08-31 2009-12-22 Dow Agrosciences, Llc Nucleic acid compositions conferring altered metabolic characteristics
DE10143237A1 (en) 2001-09-04 2003-03-20 Icon Genetics Ag Manufacture of artificial internal ribosomal entry point elements (Ires elements)
DE10143238A1 (en) 2001-09-04 2003-03-20 Icon Genetics Ag Identification of eukaryotic internal ribosome entry sites (IRES) elements
WO2003052108A2 (en) 2001-12-18 2003-06-26 Bayer Bioscience N.V. Improved methods and means for delivering inhibitory rna to plants and applications thereof
WO2003060134A1 (en) * 2002-01-16 2003-07-24 Cropdesign N.V. Herbicide mode of action determination
DE10212158A1 (en) * 2002-03-19 2003-10-02 Metanomics Gmbh & Co Kgaa Population of transgenic plants, derived biological material, corresponding plasmid collection and population of transformed host organisms, as well as their use and methods for their production
CN1671848A (en) * 2002-07-29 2005-09-21 拉瓦勒大学 Method for enhancing yield of recombinant protein production from plants
WO2004079000A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-16 National Research Council Of Canada The determination of function of mammalian proteins by analysis of global gene expression profiles
CN102498998B (en) * 2011-11-24 2013-09-18 湖南杂交水稻研究中心 Method for purification, retainment and propagation of seeds of rice photo-thermo-sensitive male sterile line
DE102013210506A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 Henkel Ag & Co. Kgaa Alcohol oxidase with activity for glycerol
BR112019027591A2 (en) * 2017-06-30 2020-07-21 Dow Global Technologies Llc coating for converting formaldehyde to carbon dioxide, liquid coating composition, methods for forming a coating and converting atmospheric formaldehyde to carbon dioxide, and, alcohol / aldehyde oxidase.
WO2019027861A1 (en) 2017-07-31 2019-02-07 R. J. Reynolds Tobacco Company Methods and compositions for viral-based gene editing in plants
US11649465B2 (en) 2017-09-11 2023-05-16 R.J. Reynolds Tobacco Company Methods and compositions for increasing expression of genes of interest in a plant by co-expression with p21

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5922602A (en) * 1988-02-26 1999-07-13 Biosource Technologies, Inc. Cytoplasmic inhibition of gene expression
GB8916213D0 (en) * 1989-07-14 1989-08-31 Ici Plc Dna constructs,cells and plants derived therefrom
GB9703146D0 (en) * 1997-02-14 1997-04-02 Innes John Centre Innov Ltd Methods and means for gene silencing in transgenic plants

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999036516A2 (en) 1999-07-22
EP1045899A2 (en) 2000-10-25
WO1999036516A3 (en) 2000-03-16
AU761367B2 (en) 2003-06-05
CA2318662A1 (en) 1999-07-22
AU2328699A (en) 1999-08-02
JP2002508957A (en) 2002-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010040337A (en) Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host
US20030027173A1 (en) Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host
JP3545683B2 (en) Recombinant plant virus nucleic acid
JP2759135B2 (en) Nucleic acid fragments encoding acetolactate synthase from herbicide-resistant plants
Negrouk et al. Highly efficient transient expression of functional recombinant antibodies in lettuce
AU2002361997A1 (en) Improved methods and means for delivering inhibitory rna to plants and applications thereof
US20230365984A1 (en) Compositions and methods for increasing shelf-life of banana
US7498480B2 (en) Cytoplasmic gene inhibition or gene expression in transfected plants by a tobraviral vector
KR100354421B1 (en) Recombinant viral nucleic acids
US6426185B1 (en) Method of compiling a functional gene profile in a plant by transfecting a nucleic acid sequence of a donor plant into a different host plant in an anti-sense orientation
Chialva et al. Development and use of biotechnology tools for grape functional analysis
US20040214318A1 (en) Method for enhancing RNA or protein production using non-native 5' untranslated sequences in recombinant viral nucleic acids
AU2003220702A1 (en) Method of determining the function of nucleotide sequences and the proteins they encode by transfecting the same into a host
EP4234700A2 (en) Compositions and methods comprising plants with modified anthocyanin content
US20030167512A1 (en) Method of determining the presence of a trait in a plant by transfecting a nucleic acid sequence of a donor plant into a different host plant in a positive orientation
Evju General Aspects and Applications of Plant Genome Editing: Advancements in Recombinant Protein Production and Viral Vaccine Efficiency through CRISPR/Cas9-Edited N. benthamiana
WO2001007613A2 (en) Method for enhancing rna or protein production using non-native 5' untranslated sequences in recombinant viral nucleic acids
US20030041355A1 (en) Method of humanizing plant cDNA
AU2002242001A1 (en) Cytoplasmic gene inhibition or gene expression in transfected plants by a tobraviral vector
AU3400100A (en) Recombinant viral nucleic acids
AU9728001A (en) Recombinant viral nucleic acids

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid