编码植物脱氧海普赖氨酸合成酶的ＤＮＡ，植物真核起始因子５Ａ，转基因植物和控制植物衰老和程序性细胞死亡的方法技术

通过将编码衰老诱导的脱氧海普赖氨酸合成酶、衰老诱导的ｅＩＦ－５Ａ的基因或基因片段或它们二者沿反义方向整合到植物基因组中，实现了对植物程序性细胞死亡的表达，包括衰老的调控。鉴定了编码衰老诱导脱氧海普赖氨酸合成酶和衰老诱导的ｅＩＦ－５Ａ的植物基因，并将每一种基因的核苷酸序列单独和组合用于改变转基因植物的衰老。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有衰老诱导的表达的编码植物多肽的多核苷酸。本专利技术还涉及含有反义方向的所述多核苷酸的转基因植物和控制植物程序性细胞死亡，包括衰老的方法。更具体地讲，本专利技术涉及一种衰老诱导的植物脱氧海普赖氨酸(deoxyhypusine)合成酶基因和衰老诱导的eIF-5A基因，其表达是通过包括衰老在内的程序性细胞死亡的开始诱导的，以及将脱氧海普赖氨酸合成酶基因和eIF-5A基因单独或组合用于控制植物的程序性细胞死亡和衰老。现有技术衰老是植物生命的生物学发育的终结期。它预示着死亡，并且在各种水平的生物学组构上发生，包括金植株、器官、花和果实，组织和单细胞。衰老的开始可以由不同因素，包括内部和外部因素诱导。衰老是植物或诸如果实、花和叶的植物组织的生命中复杂的、高度调控的发育阶段。衰老会导致细胞膜和大分子的协调的降解，以及随后将代谢产物转移到植物的其他部分。除了在正常植物发育期间所发生的程序衰老之外，细胞和组织的死亡以及所引起的代谢产物的转移是由于外部环境因子的协调作用而引起的。引起衰老提前开始(又被称作坏死或程序死亡)的外部因子包括环境胁迫，如温度、干旱、光照不足或营养不良，以及病原体侵袭。受到环境胁迫的植物组织还能产生乙烯，通常称之为胁迫乙烯(Buchanan，Wollaston，V.，1997，实验植物学杂志43，181-199；Wright，M.1974，植物，152063-69)。已知乙烯能在某些植物中导致衰老。衰老不是一个被动的过程，相反，它是一个积极调控的过程，包括特定基因的调节表达。在衰老期间，总RNA水平降低并且很多基因的表达被关闭(Bate等，1991，实验植物学杂志42，801-11；Hensel等，1993，植物细胞，5，553-64)。不过，由越来越多的证据表明，衰老过程取决于从头开始的核基因的转录。例如，衰老是受mRNA和蛋白合成抑制剂和去核化抑制的。将来自衰老叶片和绿色叶片的mRNA用于体外翻译实验的分子研究发现了衰老叶片中叶片蛋白产物的改变了的形式(Thomas等，1992，植物生理学杂志，139，403-12)。利用视差筛选和扣除杂交技术业已从多种不同的植物中鉴定了代表衰老诱导基因的许多cDNA克隆，包括单子叶和双子叶植物，如拟南芥属、玉米、黄瓜、芦笋、番茄、水稻和马铃薯。专门在衰老期间表达的基因的鉴定是衰老的发展需要从头转录的有利证据。在衰老期间所发生的事件似乎是高度协调的，以便能够在坏死和死亡发生之前最大限度地利用细胞成分。复杂的相互作用包括对特殊信号的感知和必须发生的一连串基因表达的诱导，以便调控该过程。编码衰老相关蛋白的基因的表达有可能是通过共同的活化蛋白调控的，而活化蛋白是通过激素信号直接或间接活化的。对有关该过程的起始信号或随后的协调作用的机制所知甚少。协调的基因表达需要与转录和翻译相关的因子，包括起始因子。业已在包括植物在内的各种生物中分离并鉴定了翻译起始因子基因。真核翻译起始因子5A(eIF-5A)是大小为17KDa的一种重要的蛋白因子，它与真核细胞蛋白合成的开始相关。其特征是存在海普赖氨酸(hypusine)，它是一种修饰过的氨基酸，已知其仅存在于eIF-5A中。海普赖氨酸是在翻译之后通过将多胺、亚精胺上的丁基氨基基团转移到eIF-5A上面的特定赖氨酸残基的侧链氨基基团上并羟化而形成的。eIF-5A的活化包括将亚精胺的丁胺残基转移到eIF-5A的赖氨酸上，形成海普赖氨酸并活化eIF-5A。在真核生物中，脱氧海普赖氨酸合成酶(DHS)能介导海普赖氨酸在eIF-5A中的翻译后合成。不过，在植物中尚未鉴定相应的DHS基因，已知植物eIF-5A含有海普赖氨酸。用甲硫氨酰嘌呤霉素测定业已证实了海普赖氨酸的改性是eIF-5A活化所必需的。海普赖氨酸仅存在于eIF-5A中，并且存在于所有真核生物、某些古细菌(似乎与真核生物相关)，但不存在于真杆菌中。另外，eIF-5A的氨基酸序列是高度保守的，特别是在海普赖氨酸残基周围的部分，这表明eIF-5A及其活化蛋白脱氧海普赖氨酸合成酶在真核细胞生理学中执行着在根本上很重要的步骤(Joe等，JBC，27022386-22392，1995)。业已从人、苜蓿、粘菌、粗糙链孢霉、烟草和酵母中克隆了eIF-5A。根据它是从兔网质红细胞裂解物的核糖体中分离的这一事实及其在促进甲硫氨酸嘌呤霉素合成方面的体外活性最初将其确定为一种普通的翻译起始因子。不过，最新的证据表明，eIF-5A不是球蛋白合成的翻译起始因子，而是起着促进特殊mRNA群体的特征的亚类的翻译的作用。例如，有来自用动物细胞和酵母所做实验的有利的证据表明，eIF-5A的一种或多种同种型在介导与细胞增殖相关的mRNA亚类的翻译中起着重要的作用。在酵母中有两种同种型，并且如果两个基因都是沉默的，该细胞就不能够分裂(Park等，生物学信号6，115-123，1997)。类似的，使能活化eIF-5A的酵母脱氧海普赖氨酸合成酶的表达沉默，能抑制细胞分裂。实际上，业已开发了脱氧海普赖氨酸合成酶的抑制剂，它很可能在过度增殖的症状的治疗中起重要作用(Wolff等，JBC，27215865-15871，1997)。其他研究业已证实，eIF-5A的另一种同种型是HIA-1复制的Rev功能或HTLLVV复制的Rex功能所必需的(Park等，生物学信号6115-123，1997)。在烟草中至少也有两种表达的eIF-5A基因。基因专一性检测表明，尽管这两种基因在所有检查过的组织中都能表达，但每一种基因具有不同的表达形式，它有可能调控特定转录物的翻译(Chamot等，核酸研究20625-669，1992)。业已从大鼠睾丸、HeLa细胞、粗糙链孢霉和酵母中纯化了脱氧海普赖氨酸合成酶。脱氧海普赖氨酸合成酶的氨基酸序列是高度保守的，并且来自不同物种的这种酶具有类似的物理特性和催化特性，并且表现出与异源eIF-5A前体的交叉物种反应性(Park等，生物学信号6115-123，1997)。植物多胺与多种生理学作用相关，包括花的诱导、胚胎发生、病原体抗性、细胞生长、分化和分裂(Evans等，1989，植物生理学植物分子生物学年度综述40，235-269；和Galston等，1990，植物生理学94，406-10)。业已证实，eIF-5A是一种中间介体，通过它多胺发生其作用(Chamot等，1992，核酸研究，20，4，665-69)。业已鉴定了来自烟草的编码eIF-5A的同种型的两种基因(NeIF-5A1和NeIF-5A2)(Chamot等，1992，核酸研究，20，4，665-69)。业已证实这两种基因非常相似。不过，它们具有不同的表达方式。其中的一个基因似乎在mRNA水平上是组成型表达的，而另一种基因的表达形式与光合作用活性的存在或缺乏相关。根据基因结构和基因组Southern作图业已发现，在烟草中存在NeIF-5A基因的多基因家族。有可能存在一种eIF-5A同种型，它调控着衰老/坏死专一性mRNA转录物亚型的翻译。目前，还没有能广泛应用的用来控制由内部因子或诸如环境胁迫的外部因子所导致的程序性细胞死亡(包括衰老)开始的方法。因此，人们有兴趣开发衰老调节技术，该技术适用于所有类型的植物，并且在导致衰老本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的编码衰老诱导的脱氧海普赖氨酸合成酶的ＤＮＡ分子，其中，所述ＤＮＡ分子能在高严格条件下与ＳＥＱＩＤＮＯ：９的互补序列杂交，其前提是，所述ＤＮＡ分子不具有ＳＥＱＩＤＮＯ：５的序列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE汤普森，TW王，DL卢，
申请(专利权)人：森尼斯科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]