[發明專利]源自低等光合真核生物的質體轉運肽及其方法

無效

• 申請號: 201080032079.6
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN102471778A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: M.努西奧;A.T.里士滿;K.鄧肯
• 申請（專利權）人: 先正達參股股份有限公司
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00;C12Q1/68
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 封新琴

對相關申請的交叉引用

本申請要求第61/227,100號美國臨時申請(于2009年7月21日提交)的權益。上述申請通過引用的方式而構成本文的一部分。

發明領域

本發明涉及植物的基因修飾，特別是所關注多肽至植物質體的轉運。

發明背景

本發明所述質體包含其自身的基因組。然而，許多質體基因在進化過程中被轉移至核基因組中。因此，形成了核編碼的質體蛋白轉運回該質體的機制。在這種方式下，這些核編碼的質體基因的蛋白產物在細胞核內表達后被轉移回該質體中。這些蛋白通過運用定位于轉運蛋白N-末端的轉運肽序列而得以轉運。這些肽能夠介導蛋白至質體上，其后往往由特定的蛋白酶水解去除。

細胞生物學的根本問題是，由細胞質核糖體合成的蛋白質向其相應細胞內定位的精確和高效的靶向作用。對于轉基因高等植物而言，這是特別真實的，其轉基因產物需要在合適的細胞器或隔室內產生。本發明提供了一種質體靶向肽，它能夠有效地將外源性多肽轉運至轉基因高等植物的葉綠體中。

發明概述

本發明提供了葉綠體靶向肽的組成和方法。組成包括轉運肽以及編碼轉運肽(即質體靶向肽或轉運肽)及其變體的核苷酸序列。組成還包括由核苷酸序列所組成的DNA構建體，該核苷酸序列可編碼轉運肽，后者能夠有效地連接至編碼所關注多肽的核苷酸序列上。這些DNA構建體證實了在外源多肽向質體表達和定位方面的用途。組成還包括表達盒、載體、轉化植株、轉化植物細胞，以及穩定轉化的植物種子，其中所關注多肽經本發明的質體靶向肽被定位至葉綠體上。

發明詳細說明

低等光合真核生物包括綠藻門(綠藻類，如衣藻和杜氏藻)、紅藻門(紅藻)、灰色藻門(如藍載藻)、裸藻門(如眼蟲)、褐藻門、不等鞭毛類、定鞭藻類、隱藻門和甲藻門的主要譜系。低等光合真核生物中不包括藍藻門。然而，細菌域的藍藻門(藍細菌，如聚球藻和集胞藻)具有光合作用的機制。因此，本文納入了這些光合細菌作為基本的光合機制來源。低等光合真核生物的特點是含有光合作用的細胞器，該細胞器是從藍細菌衍生發展而來的。環繞光合作用細胞器的膜的數目在低等光合真核生物的成員中各有不同。光合作用的細胞器可以是一級質體或二級(或三級)質體。

一級質體或單一質體，可在綠藻門、紅藻門和灰色藻門中發現，且經鑒定具有雙層結合膜。這些包含一級質體的生物被認為是藍細菌原始內共生伙伴關系的唯一后裔(Harper和Keeling，分子生物學與進化20(10)：1730-1735(2003)。含有有機體的一級質體已被歸納為單一的超群，被稱為原始色素體生物(Maruyama等，BMC進化生物學8：151(2008))。

二級(和三級)或復合質體是由三或四層膜圍繞的，它們被認為是由二級內共生所派生的，其中由生物體吞噬了藻類而生成。二級和三級質體的系統進化分析表明，這些質體是由幾起不同的內共生事件而衍生的，這幾起事件發生在進化期間(Bhattacharya和Medlin，植物生理學116：9-15(1998))。裸藻和甲藻是有二級或復合質體的生物體的實例。參見Bhattacharya和Medlin的綜述，植物生理學116：9-15(1998)。裸藻和褐藻有綠藻的二級質體，而不等鞭毛類、定鞭藻類、隱藻和甲藻則全部擁有紅藻的二級內共生體(Harper和Keeling，分子生物學與進化20(10)：1730-1735(2003))。

本發明的質體靶向肽或轉運肽能夠有效地介導連接多肽向質體的靶向、定位或轉運。質體是在植物和藻類中存在的細胞器。質體負責進行光合作用、儲存諸如淀粉類產物，并負責完成諸如脂肪酸、萜類等許多種分子的合成及細胞構成模塊所需的其他分子的合成。質體依據其在細胞內的作用而具有分化或再分化成幾種形式的能力。未分化的前質體有可能發育成以下任何質體，包括葉綠體、色質體、白色體、淀粉形成體、耳石、油質體和蛋白質體。