一种用于调控mRNA高表达的UTR及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种用于调控mRNA高表达的5

【技术实现步骤摘要】
一种用于调控mRNA高表达的UTR及其应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体涉及一种用于目的基因高表达的人工核酸分子5
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UTR。

技术介绍

[0002]转录而成的信使RNA（mRNA）序列除去编码生成多肽的编码序列（coding squence），在5
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端和3
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端还有一些不翻译的序列，可能参与了mRNA表达调控。UTR（Untranslated Regions)即非翻译区，是mRNA分子两端的非编码片段。 5
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UTR从mRNA起点的甲基化鸟嘌呤核苷酸帽延伸至AUG起始密码子，3
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UTR从编码区末端的终止密码子延伸至多聚A尾（Poly A）的末端。
[0003]随着全球mRNA疫苗需求的剧增，疫苗生产供应链出现挑战：急需优化mRNA工艺来突破产能限制。其中，在上游制备环节，体外转录法获得mRNA是最为高效的方式。用于体外转录mRNA的模板必须包含T7启动子序列、5
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UTR序列、ORF序列、3
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UTR序列、Poly A序列。研究表明5
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UTR在mRNA翻译过程中至关重要，包括核糖体募集，扫描和起始密码子选择。另外5
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UTR对于mRNA的稳定性也有重要影响。
[0004]与3
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UTR序列相比，5
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UTR序列要更短，长度一般在100
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200核苷酸。mRNA 5
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UTR序列中包含能够被细胞特异性的RNA结合蛋白识别的结构元件，介导mRNA的翻译起始过程。在合成外源mRNA时加入修饰核苷酸，可以减轻mRNA转染细胞后触发的天然免疫反应。但修饰核苷酸的加入亦反过来影响mRNA的二级结构，从而对mRNA在细胞中的翻译效率造成影响。在过往研究中使用到用于调控翻译表达的UTR序列包括：来自CMV（Cytomegalovirus，人类巨噬细胞病毒 )的增强子序列，人alpha
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globin （α
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珠蛋白）5
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UTR、人生长激素UTR序列、非洲爪蟾蜍beta
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globin（β
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珠蛋白） UTR等。
[0005]本领域已知用于调控目的基因表达的UTR。例如，CN101617048B（公告日2012年11月07日）公开了具有优化的5
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端前导功能(5
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UTR)的人工DNA序列用以改进异源蛋白质在植物内的表达，5
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UTR核苷酸前导序列，其包含有利于基因表达的元件，如重复的CAA三核苷酸元件，其与重复的CT二核苷酸元件组合。CN106480035A（公开日2017年03月08日）公开了一种5
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UTR元件及其在生产中的应用，获得高效增强基因表达的核酸序列，以及在L
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丙氨酸发酵生产中的应用。CN104321432A（公开日2015年01月28日）公开了一种人工核酸分子，所述人工核酸分子包含至少一个源自TOP基因的5
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UTR元件，至少一个可读框和任选地至少一个3
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UTR元件，所述3
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UTR元件包含优选源自提供稳定mRNA的基因诸如白蛋白基因的3
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UTR，或源自提供稳定mRNA的基因的3
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UTR的变体的核酸序列。CN106148344A（公开日2016年11月23日）公开了一种具有增强基因表达能力的马铃薯花粉特异表达基因SBgLR的5
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UTR序列及其应用，SBgLR基因的5
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UTR序列可以提高不同类型启动子的表达活性，可在基因工程和基因功能研究中用于提高目标基因的表达。
[0006]虽然现有技术已有一些用于调控目的基因表达的UTR，但在提高目标基因表达量以及通用性上仍有待提高，且鉴于目前体外生产mRNA的大量需求，mRNA生产领域亟需可调
控目的基因高效表达、具有通用性的用于mRNA生产的5
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UTR。

技术实现思路

[0007]针对现有UTR的不足，本专利技术提供一种用于调控mRNA高表达的5
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UTR，其是对编码人α珠蛋白的HBA1基因的5
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UTR序列进行改造，筛选获得具有优异效果的两种5
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UTR。本专利技术的5
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UTR具有通用性，适于调控不同目的基因的高表达，可广泛应用于mRNA体外转录以及工业化大规模mRNA生产。本专利技术进一步提供了包含所述5
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UTR的表达盒、重组载体、细胞、重组菌、载体的构建方法，以及5
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UTR的用途等。
[0008]本专利技术的一方面提供一种5
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UTR，其特征在于，包含人α珠蛋白的HBA1基因的5
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UTR的截短序列，且在所述截短序列的5
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端添加“AGGAAATA”核酸。
[0009]进一步地，在所述截短序列中插入“AGTATT”核酸。
[0010]进一步地，所述截短序列的核酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0011]进一步地，在所述截短序列的3
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端，添加Kozak序列；优选地，所述Kozak序列如SEQ ID NO.2所示。
[0012]进一步地，所述5
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UTR的核酸序列如SEQ ID NO.4或SEQ ID NO.5所示。
[0013]本专利技术的另一方面提供一种表达盒，其特征在于，包含所述5
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UTR。
[0014]进一步地，所述表达盒还包含启动子、目标基因、3
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UTR和Poly A元件中的一种或多种；优选地，所述启动子为T7启动子。
[0015]进一步地，所述T7启动子的序列如SEQ ID NO.6所示，所述3
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UTR的序列如SEQ ID NO.8所示，所述Poly A的序列如SEQ ID NO.9所示。
[0016]本专利技术的另一方面提供一种重组载体，其特征在于，包含所述5
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UTR或所述表达盒。
[0017]进一步地，所述重组载体按照T7启动子、5
’‑
UTR、目标基因、3
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UTR和Poly A顺序，通过基因合成方式得到组合的表达框，再通过无缝克隆方式构建至pTNT质粒载体。
[0018]本专利技术的另一方面提供一种细胞，其特征在于，包含所述5
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UTR，或所述表达盒，或所述重组载体。
[0019]本专利技术的另一方面提供一种重组菌，其特征在于，包含所述5
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UTR，或所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5
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UTR，其特征在于，包含人α珠蛋白的HBA1基因的5
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UTR的截短序列，且在所述截短序列的5
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端添加“AGGAAATA”核酸。2.根据权利要求1所述的5
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UTR，其特征在于，在所述截短序列中插入“AGTATT”核酸。3.根据权利要求1或2所述的5
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UTR，其特征在于，所述截短序列的核酸序列如SEQ ID NO.1所示。4.根据权利要求3所述的5
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UTR，其特征在于，在所述截短序列的3
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端，添加Kozak序列；其中，所述Kozak序列可如SEQ ID NO.2所示。5.根据权利要求4所述的5
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UTR，其特征在于，所述5
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UTR的核酸序列如SEQ ID NO.4或SEQ ID NO.5所示。6.一种表达盒，其特征在于，包含权利要求1
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5中任一项所述5
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UTR。7.根据权利要求6所述的表达盒，其特征在于，进一步地，所述表达盒还包含启动子、目标基因、3
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UTR和Poly A元件中的一种或多种；其中，所述启动子可为T7启动子。8.根据权利要求7所述的表达盒，其特征在于，所述T7启动子的序列如SEQ ID NO.6所示，所述3
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UTR的序列如SEQ ID NO.8所示，所述Poly A的序列如SEQ ID NO.9所示。9.一种重组载体，其特征在于，包含权利要求1
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5中任一项所述5
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UTR或权利要求7或8所述表达盒。10.根据权利要求9所述的重组载体，其特征在于，所述重组载体按照T7启动子、5
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UTR、目标基因、3
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UTR和Poly A顺序，通过基因合成方式得到组合的表达框，再通过无缝克...

【专利技术属性】
技术研发人员：左涛，刘凯，夏源蔚，
申请(专利权)人：江苏耀海生物制药有限公司，
类型：发明
国别省市：