[發明專利]轉錄水平沉默的植物基因

無效

• 申請號: 00812946.0
• 申請日: 2000-09-14
• 公開（公告）號: CN1376203A
• 公開（公告）日: 2002-10-23
• 發明（設計）人: A·斯泰默;O·米特爾斯坦謝德;J·帕茲科斯基
• 申請（專利權）人: 辛根塔參與股份公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C07K14/415;C12Q1/68;A01H5/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 唐偉杰

本發明涉及植物基因表達領域，尤其是關于基因沉默，這種植物基因組整合入轉基因后經常觀察到的現象。比較兩種擬南芥屬品系的轉錄基因表達，其中一種以多拷貝的形式帶有一種沉默的轉基因，另一種則是其突變體衍生物moml，它在使該轉基因沉默方面受到損害。比較發現有兩個cDNA克隆在突變的植株中進行表達，而在其親本和野生型植株中都沒有表達。這兩個克隆都來自于同一個轉錄物家族，被稱作TSI(轉錄水平沉默信息，Transcriptionally?Silent?Information)。已公開的編碼TSI的基因組模板在多種生態型中都是主要位于中心粒附近，并且組織保守的重復元件。它們也被稱作TSI。在上述突變體中，基因組TSI模板的轉錄水平沉默被特異的解除了。該模板的沉默還在已知影響基因轉錄水平沉默的其它基因型中進一步解除了。因此，TSI的轉錄可被用來作為鑒定植物中缺陷型沉默途徑的標志。

對于任何活細胞而言，遺傳信息的活化和沉默之間正確的平衡是至關重要的。基因表達的嚴謹型控制對于適應環境因素、調節生理需求、分化、特化細胞類型在多細胞有機體中的發育，都是必需的。例如，分化過程中涉及可通過有絲分裂遺傳的基因表達的改變，其中基因活性所處的狀態具有一定的穩定性。這種穩定性可能來自對基因活化子的嚴格控制，對轉錄物穩定性的調節，或者經穩定沉默選定而調控遺傳信息自身的轉錄可利用性遺傳位點。在許多實驗體系中，基因沉默經常伴隨著抑制轉基因的表達而出現。

在植物中，轉基因座位的沉默限制了用轉基因的方式來提高品質性狀的可靠性。已引起注意的是，帶有轉基因多拷貝重排的復雜插入片段特別容易產生基因沉默。現已發現了兩種使轉基因不能表達的不同機制。一種阻止轉錄(稱為轉錄水平基因沉默或者TGS)，另一種靶向選定的轉錄物使之迅速降解(稱為轉錄后基因沉默或者PTGS)。兩種過程的引發機制看起來相似，因為兩種類型的沉默，其產生都與遺傳信息的冗余相關，即與TGS相對應的是DNA重復片段，與PTGS相對應的是RNA的過量產生。TGS可減數分裂遺傳，與DNA模板的修飾有關，表現為被沉默基因的啟動子高度甲基化，或染色質結構的局部改變。相比之下，PTGS不能通過減數分裂傳遞，需要在每一個有性世代中進行重建。PTGS無需DNA模板的修飾，但是，在被沉默基因的蛋白質編碼區也觀察到了DNA甲基化水平的提高。

在植物系統中，對基因沉默的研究主要涉及轉基因的沉默。只有很少的一些關于基因沉默的例子不涉及轉基因座位。遺傳信息對TGS敏感性的標準還了解的非常少，并且正常野生型植物中轉錄水平沉默的天然目標也還未知。推測TGS是一種防御系統，用來抵御如轉座因子這類的入侵DNA，但是這一假說還缺乏實驗證據。

在本發明文中，提及基因時被認為是指包含調控序列的DNA編碼序列，該調控序列可以使編碼序列轉錄為RNA，如mRNA、rRNA、tRNA、snRNA、正義RNA或反義RNA。調節序列例如是啟動子序列、5’和3’非翻譯序列、內含子，以及終止序列。

啟動子被認為是用來起動與之相聯的DNA轉錄的一段DNA序列，它可能還包括一些調節基因表達的元件，如活化子、增強子或者抑制子。

基因的表達指的是基因在活細胞中轉錄成RNA，或者是轉錄并隨后翻譯為蛋白質。

特異核苷酸或氨基酸序列的任何部分或片段都被認為是組分序列。

本發明的目的是要提供編碼遺傳信息的核酸分子，它們在野生型植物中是不表達的，即沉默的，但是在轉錄水平基因沉默缺失的植物中能夠表達。這些分子能用式R_A-R_B-R_C限定，其中：

-R_A、R_B和R_C代表由核苷酸殘基組成的組分序列，這些殘基獨立地分

?別選自G、A、T、C組，或G、A、U、C組，其中：

G是鳥苷酸，

A是腺苷酸，

T是胸苷酸，

U是尿苷酸，

C是胞苷酸，

-R_A和R_C分別由0～6000個核苷酸殘基組成；

-R_B由至少50個核苷酸殘基組成；并且