叶绿体转运肽制造技术

本公开涉及用于将肽、多肽和蛋白质靶向至含质体细胞的质体的组合物和方法。在一些实施方案中，本公开涉及可将多肽引导至质体的叶绿体转运肽，和编码所述叶绿体转运肽的核酸分子。在一些实施方案中，本公开涉及用于产生包含叶绿体转运肽的转基因植物材料(例如，转基因植物)的方法，以及通过此类方法产生的植物材料和由所述植物材料产生的植物商品产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】叶绿体转运肽根据37C.F.R.§1.821(c)或(e)-以ASCII文本文件提交的序列表的声明依照37C.F.R.§1.821(c)或(e)，含有序列表的ASCII文本版本的文件已随同本申请一起提交，其内容据此以引用的方式并入。
本公开涉及用于遗传编码和表达被靶向至高等植物的叶绿体的多肽的组合物和方法。在某些实施方案中，本公开涉及使嵌合多肽靶向至叶绿体的氨基酸序列，和/或编码所述氨基酸序列的核酸分子。在某些实施方案中，本公开涉及嵌合多肽，其包含控制嵌合多肽至叶绿体的转运的氨基酸序列，和/或编码所述嵌合多肽的核酸分子。
技术介绍
植物细胞含有多种不同的亚细胞细胞器，它们被统称为“质体”，由特征性的膜体系限定边界并在细胞内执行特化的功能。特定质体负责光合作用，以及某些化学化合物的合成和储存。所有质体均来源于存在于植物的分生组织区内的原质体。原质体可以发育成，例如：叶绿体、黄化质体、有色体、老质体(gerontoplast)、白色体、淀粉体、油质体和蛋白质体。质体以一种半自主的方式存在于细胞内，它们含有其自身的遗传体系和蛋白质合成机构，但其发育和生物合成活性依赖于与细胞核-细胞质系统的密切合作。在高等植物的光合作用叶细胞中，最让人关注的质体是叶绿体。叶绿体最基本的功能是执行光驱动的光合作用反应。但是，叶绿体还进行许多其他对于植物细胞重要的生物合成过程。例如，所有的细胞脂肪酸均是由位于叶绿体基质内的酶使用在叶绿体基质内容易获得的ATP、NADPH和碳水化合物制造的。此外，在叶绿体中，光活化电子的还原力驱动亚硝酸盐(NO2-)还原成氨(NH3)；这种氨为植物提供了合成氨基酸和核苷酸所需的氮。叶绿体还涉及农用化学品工业中的特别重要的过程。例如，已知许多除草剂通过阻断在叶绿体内执行的功能来发挥作用。新近的研究已经鉴定了若干种除草剂的特异性靶标。例如，三嗪衍生的除草剂通过将质体醌分子从其在光合体系II的32kD多肽中的结合位点上置换下来而抑制光合作用。这个32kD多肽编码在叶绿体基因组内，并由细胞器机构合成。已经获得了对三嗪除草剂有抗性的突变型植物。这些植物含有突变型32kD多肽，其质体醌不再能够被三嗪除草剂置换。磺酰脲类抑制叶绿体中的乙酰乳酸合酶。乙酰乳酸合酶涉及异亮氨酸和缬氨酸的合成。草甘膦抑制为一种涉及芳香族氨基酸的合成的酶的5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)的功能。所有这些酶均由细胞核基因组编码，但它们转位到叶绿体中，实际的氨基酸合成在叶绿体内进行。大多数叶绿体蛋白质编码在植物细胞的细胞核内，在细胞溶质中合成为更大的前体蛋白，并在翻译后被导入到叶绿体中。跨越外被膜和内被膜而导入到基质中是以基质、类囊体膜和类囊体腔为目的地的蛋白质的主要进入方式。导入的前体蛋白向类囊体膜和类囊体腔的定位通过四种不同的机制完成，包括与细菌蛋白质转运系统同源的两种机制。因此，蛋白质在叶绿体中定位的机制部分地源自原核内共生体。Cline和Henry(1996)，Annu.Rev.Cell.Dev.Biol.12:1-26。以叶绿体表达为目标的前体蛋白含有被称作叶绿体转运肽(CTP)的N端延伸。转运肽对于特异性识别叶绿体表面以及在介导前体蛋白翻译后转位穿过叶绿体被膜并从叶绿体被膜到达叶绿体内的各种亚室(例如，基质、类囊体和类囊体膜)中有帮助。这些N端转运肽序列含有将叶绿体蛋白导入到质体中所需的全部信息；转运肽序列对于质体导入是充分必要的。据报道在其N端具有天然编码的转运肽序列的植物基因包括：核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBisCo)的叶绿体小亚基(deCastroSilva-Filho等人，(1996),PlantMol.Biol.30:769-80；Schnell等人，(1991),J.Biol.Chem.266:3335-42)；EPSPS(参见，例如Archer等人，(1990),J.Bioenerg.和Biomemb.，22:789-810以及美国专利6,867,293、7,045,684和Re.36,449)；色氨酸合酶(Zhao等人，(1995),J.Biol.Chem.270:6081-7)；质体蓝素(Lawrence等人，(1997),J.Biol.Chem.272:20357-63)；分支酸合酶(Schmidt等人，(1993),J.Biol.Chem.268:27447-57)；捕光叶绿素a/b结合蛋白(LHBP)(Lamppa等人，(1988),J.Biol.Chem.263:14996-14999)；和拟南芥(Arabidopsisthaliana)的叶绿体蛋白(Lee等人，(2008),PlantCell20:1603-22)。美国专利公开号US2010/0071090提供了来自衣藻属(Chlamydomonassp.)的某些叶绿体靶向肽。然而，虽然有可能存在具有独立结构基序的叶绿体靶向肽的独特亚群，但是由于叶绿体靶向肽的序列多样性水平较高且缺少共同或共有序列基序，所以叶绿体靶向肽编码的信息的结构要求仍然难以把握。Lee等人，(2008),同上。此外，并非所有这些序列均可用于在高等植物中异源表达叶绿体靶向蛋白质。
技术实现思路
本文描述了用于多肽在植物中的叶绿体靶向的组合物和方法。在一些实施方案中，组合物包含核酸分子，该核酸分子包含可操作地连接至感兴趣的核苷酸序列、编码叶绿体转运肽(例如，TraP10、TraP11、TraP17、TraP18、TraP19、TraP26、TraP27或TraP28)的至少一种核苷酸序列。在特定实施方案中，此类核酸分子可用于在单子叶或双子叶植物中表达和靶向由感兴趣的核苷酸序列编码的多肽。进一步描述了包含核酸分子的载体，该核酸分子包含可操作地连接至感兴趣的核苷酸序列、编码TraP10、TraP11、TraP17、TraP18、TraP19、TraP26、TraP27或TraP28叶绿体转运肽的至少一种核苷酸序列。在一些实施方案中，编码TraP10、TraP11、TraP17、TraP18、TraP19、TraP26、TraP27或TraP28叶绿体转运肽的核苷酸序列可以是原核生物核苷酸序列，或其功能变体。在一些实施方案中，编码TraP10、TraP11、TraP17、TraP18、TraP19、TraP26、TraP27或TraP28叶绿体转运肽的核苷酸序列可以是从低等光合真核生物分离的核苷酸序列(例如，分离自绿色植物，诸如衣藻属(Chlamydomonas)和杜氏藻属(Dunaliella)的序列)，或其功能性变体。在一些实施方案中，编码TraP10、TraP11、TraP17、TraP18、TraP19、TraP26、TraP27或TraP28叶绿体转运肽的核苷酸序列可以是从高等光合真核生物分离的核苷酸序列(例如，分离自双子叶植物，诸如欧洲油菜、苋属、打碗花属和大豆属(Glycinemax)，或双子叶植物，诸如水稻(Oryzasativa)的序列)，或其功能性变体。在具体的实施方案中，编码TraP10、TraP11、TraP17、TraP18、TraP19、TraP26、TraP27或TraP28叶绿体转运肽的核苷酸序列可以是分离自欧洲油菜、大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌合核酸分子，其包含：编码长度小于73个氨基酸的肽的核苷酸序列，其中所述肽与SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2和SEQ ID NO:6中的一者至少80％相同，所述核苷酸序列与感兴趣的核苷酸编码序列可操作地同框连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.20 US 62/207,6851.一种嵌合核酸分子，其包含：编码长度小于73个氨基酸的肽的核苷酸序列，其中所述肽与SEQIDNO:1、SEQIDNO:2和SEQIDNO:6中的一者至少80％相同，所述核苷酸序列与感兴趣的核苷酸编码序列可操作地同框连接。2.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述肽与SEQIDNO:1至少95％相同。3.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述肽与SEQIDNO:2至少95％相同。4.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述肽与SEQIDNO:6至少95％相同。5.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述肽是SEQIDNO:1。6.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述肽是SEQIDNO:2。7.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述肽是SEQIDNO:6。8.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述感兴趣的核苷酸编码序列是dsm-2编码序列、dgt-28编码序列、Bt毒素基因编码序列、yfp编码序列或gfp编码序列。9.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中编码所述肽的所述核苷酸序列可与SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:14中的一者特异性地杂交。10.根据权利要求1所述的嵌合核酸分子，其中所述核苷酸序列与一种或多种调控序列可操作地连接。11.一种多肽，其由根据权利要求1所述的核酸分子编码。12.根据权利要求11所述的多肽，其中所述多肽被靶向至含质体细胞的质体。13.根据权利要求12所述的多肽，其中所述多肽包含叶绿体转运肽，所述叶绿体转运肽在所述多肽被靶向至所述质体时去除。14.根据权利要求13所述的多肽，其中所述多肽包含当去除所述叶绿体转运肽时保留的叶绿体靶向肽，其中所述叶绿体靶向肽由所述感兴趣的核苷酸编码序列编码。15.根据权利要求11所述的多肽，其中所述感兴趣的核苷酸编码序列编码生物活性肽。16.根据权利要求11所述的多肽，其中所述感兴趣的核苷酸编码序列编码荧光肽。17.根据权利要求15所述的多肽，其中所述生物活性肽是酶。18.根据权利要求15所述的多肽，其中所述生物活性肽通常在天然表达所述肽所处的细胞的质体中表达。19.根据权利要求15所述的多肽，其中所述生物活性肽在选自由以下项组成的组的过程中涉及到：除草剂抗性、病毒抗性、细菌性病原体抗性、昆虫抗性、线虫抗性、真菌抗性、植物活力、植物产量、温度耐受性、土壤条件耐受性、低光照水平耐受性、低水分水平耐受性、高水分水平耐受性、化学环境耐受性、种子颜色、淀粉改性、氨基酸合成、光合作用、脂肪酸合成、油合成、类胡萝卜素合成、萜类化合物合成、淀粉合成以及除草剂抗性。20.根据权利要求15所述的多肽，其中所述生物活性肽选自由以下项组成的组：玉米黄质环氧酶、胆碱单加氧酶、亚铁螯合酶、ω-3脂肪酸去饱和酶、谷氨酰胺合成酶、维生素A原、激素、Bt毒素蛋白以及可用于鉴定包含感兴趣性状的植物的标记。21.根据权利要求19所述的多肽，其中所述生物活性肽在除草剂抗性中涉及到。22.根据权利要求21所述的多肽，其中所述生物活性肽选自由以下项组成的组：乙酰乳酸合酶(ALS)、突变型ALS、ALS的前体、3-烯醇式丙酮酰莽草酸-5-磷酸合酶(EPSPS)、DGT-28EPSPS、CP4EPSPS、IV类EPSPS以及III类EPSPS。23.根据权利要求19所述的多肽，其中所述生物活性肽在昆虫抗性中涉及到。24.一种植物表达载体，其包含根据权利要求10所述的核酸分子。25.一种植物材料，其包含根据权利要求1所述的嵌合核酸分子。26.根据权利要求25所述的植物材料，其中所述植物材料选自由以下项组成的组：植物细胞、植物组织、植物组织培养物、愈伤组织培养物、植物部分以及整株植物。27.根据权利要求26所述的植物材料，其还包含含有所述肽的多肽。28.根据权利要求27所述的植物材料，其中所述感兴趣的核苷酸编码序列编码所述多肽的被靶向至所述植物材料的细胞中的质体的一部分。29.根据权利要求25所述的植物材料，其中所述核酸分子被稳定整合到来自所述植物材料的细胞的基因组中。30.根据权利要求25所述的植物材料，其中所述植物材料是整株植物。31.根据权利要求25所述的植物材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·里拉，R·希奇洛，C·N·耶基斯，A·E·罗宾逊，
申请(专利权)人：美国陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：美国,US