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EP0948603A1 - Sterol glycosyl transferases - Google Patents

Sterol glycosyl transferases

Info

Publication number
EP0948603A1
EP0948603A1 EP97945740A EP97945740A EP0948603A1 EP 0948603 A1 EP0948603 A1 EP 0948603A1 EP 97945740 A EP97945740 A EP 97945740A EP 97945740 A EP97945740 A EP 97945740A EP 0948603 A1 EP0948603 A1 EP 0948603A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sterol
plants
transformed
parts
amino acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97945740A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martina Baltrusch
Ernst Heinz
Dirk Warnecke
Frank P. Wolter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gesellschaft fur Erwerb und Verwertung Von Schutz
Original Assignee
GVS Gesellschaft fuer Verwertungssysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GVS Gesellschaft fuer Verwertungssysteme GmbH filed Critical GVS Gesellschaft fuer Verwertungssysteme GmbH
Publication of EP0948603A1 publication Critical patent/EP0948603A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1048Glycosyltransferases (2.4)
    • C12N9/1051Hexosyltransferases (2.4.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8273Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold, salt resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8279Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
    • C12N15/8282Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for fungal resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide

Definitions

  • the invention relates to DNA sequences which code for sterol glycosyltransferases, and to their use for changing the content and / or the structure of sterylglycosides and / or their synthetic secondary products in transgenic organisms.
  • Sterylglycosides and the biosynthetic secondary products Steryloligoglycosidede and acylated Sterylglycoside are natural substances found in plants as well as in some fungi and bacteria. Many physiological effects are described for these substances and their secondary products, e.g. Inhibition of vascular permeability, anti-tumor activity, anti-inflammatory and hemostatic effects (Okuyama, E. and Yamazaki, M. (1983) Yakugaku Zasshi 103: 43 ff; Normura, T .; Watanabe, M .; Inoue, K. and Ohata, K. (1978) Japan J. Pharmacol. 28, Suppl.
  • a disadvantage of these substances is that they are present in the organisms only in relatively small quantities and must be hiert by complicated processes specially ⁇ and cleaned. Moreover, some organisms that these substances contain pathogenic to humans and can be cultivated only with great effort, what their potential use as drug de- detergents with, emulsifying agents, as a raw material for plastics and for Her ⁇ position of liposomes when large quantities and must be of higher purity, currently appears to be of little use.
  • the enzymatic synthesis of sterylglycosides in the organisms from sugar nucleotides and sterols with a free OH group is carried out by the sugar-nucleotide-dependent sterol-glycosyltransferases (in short: sterol-glycosyl- transferases) catalyzed.
  • These enzymes can be part of the organisms ⁇ men isolated and purified, but are not available in sufficient quantities and Qulticianen for economic applications.
  • sterol-glucosyltransferase from oats could also be purified to homogeneity (Warnecke and Heinz, 1994). However, no gene or other nucleic acid that codes for a sterol glycosyltransferase is known.
  • nucleic acid sequences are known which are similar to the sequences described in this application. In no case was a sterol glycosyltransferase activity of the associated transcription product shown or even discussed. Such nucleic acid sequences may now be used, the content and / or the composition of sterol glycosides and Vietnamesepro ⁇ Dukten to manipulate in certain organisms and to change so economically relevant characteristics of these organisms positive. So crops can be produced with improved tolerance or resistance to Vermin ⁇ approach to environmental influences such as soil salinity, drought, cold and frost. Microorganisms such as baker's and brewing yeast can also be improved with regard to ethanol and temperature tolerance.
  • the enzyme itself can also be economically usable if it is genetically engineered in large quantities.
  • the application for cholesterol quantification may be mentioned here as an example.
  • the sterol can glycosyltransferases - and this kodie ⁇ leaders DNA sequences - len due to the similarity of solanidine with Stero- - as enzymes, or for the provision of such enzymes, USAGE ⁇ det be used for the synthesis of solanine are responsible in Solanaceen. This could then be used to produce genetically modified solaninar plants or plants. By choosing suitable methods a sol ⁇ che reduction to certain plant parts or stages of development be ⁇ can be limited.
  • the object of the present invention is to isolate nucleic acid fragments to provide with which transgenic organisms can be produced, which have improved economically relevant properties or with which sterylglycosides and their secondary products can be produced in vivo or in vitro.
  • These substances can a) be produced in larger quantities than in the starting organisms; or b) are produced by organisms that are easier and safer to cultivate than those in which these substances occur naturally; or c) be of novel structure and favorable to use natural ⁇ exhibit properties.
  • nucleic acid fragments are provided which code for sterol glycosyltransferases in order to generate chimeric genes.
  • These chimeric genes can be used to cell cultures ⁇ to transform plants, animals or microorganisms and change with their Sterylglycosidsynthese as ⁇ .
  • the invention relates to a first object.
  • An isolated DNA fragment DNA construct contained ⁇ tend least part of a sterol or sterol glycosyltransferase glycosyltransferase coding sequence in a narrow sense (1) or recombinant;
  • a protein is the abuitet ⁇ acid sequences from any of the nucleic shown in Figures 1-3 or 11-22.
  • a chimeric gene that is capable of changing the content of sterol glycosyl transferase or sterol glycosyl transferase in the narrow sense, in particular sterol glucosyl transferase or sterol glucosyl transferase in the narrow sense, in a transformed cell;
  • (10) a chimeric gene which contains a DNA fragment defined in (9) and which is able to determine the content of sterol-glycosyltransferase or sterol-glycosyltransferase in the narrower sense, in particular ⁇ sterol-glucosyltransferase or sterol, in a transformed cell -Glucosyltransferase in the narrower sense, to change;
  • organisms in particular microorganisms such as bacteria and yeasts, the gene or genes, encoding sterol glycosyl or sterol-Gly ⁇ cosyltransferasen in the narrower sense, particularly sterol Glucosyltransfera ⁇ sen or sterol glycosyl in the narrow sense, by transformation deleted or interrupted with suitable chimeric genes;
  • Antisera products from antisera, antibodies or parts thereof, which are directed against proteins as defined in (13).
  • the nucleic acid fragments coding for sterol glucosyltransferases could be isolated from Avena sativa and Arabidopsis thalliana.
  • the deduced amino acid sequences of these nucleic acid fragments show surprisingly little resemblance to the familiar Se ⁇ sequences of steroid hormone glucuronosyltransferases. It is therefore surprising that we were able to isolate completely new nucleic acid fragments with our methods. No other nucleic acid fragments that code for sterol glycosyltransferases have been identified.
  • the iso ⁇ profiled eukaryotic nucleic acid fragments are characterized in that they are surprisingly capable provided ⁇ ersequenzen with corresponding STEU, ⁇ mechanisms in both eukaryotes and prokaryotes Orga, and therefore herein dack without the typical eukaryotic processing and Mo ⁇ , the synthesis effect of enzymatically active sterol-glucosyltransfer lawn .
  • the invention also relates to isolated nucleic acid fragments whose amino acid sequences have ended extract ⁇ defined similarities to the deduced amino acid sequences of the sequences shown in Fig. 12 or 13.
  • the invention also relates to all plasmids, viruses and other vectors which contain these isolated nucleic acid fragments or parts thereof.
  • FIGS. 4 and 18 show striking similarities with the derived amino acid sequence of a piece of genomic DNA from S. cerevisiae (see FIG. 9). This is the chromosome XII Cosmid 9470 (Genbank No. gb U17246). The similarity related to the 3 'region of the reverse reading frame of bp 32961-36557 (gene L9470.23). No function is known for this putative gene. Various parts of this gene are provided with suitable control sequences and, after transformation of E. coli with this chimeric gene, were surprisingly able to detect sterol-glucosyltransferase activity in cell homogenates of the transgenic cells.
  • the invention further relates to the use of Nuklein Textresequen ⁇ zen of Figs. 1-3, 11-13 and 17, or the sequences derived therefrom Amino Textrese ⁇ for the isolation of genes or cDNAs encoding syltransferasen for other sterol Glyco ⁇ .
  • the derivative of oligonucleotides and their use in the PCR method, from the nucleotide or Aminokla ⁇ resequenzen also by comparison to other sequences affected.
  • the invention relates to all plasmids, viruses and other vectors which contain the nucleic acid fragments from FIGS. 1-3, 11-13, 17 or parts thereof or the yeast gene L9470.23 or parts thereof or nucleic acid fragments or parts thereof which are according to the in last paragraph methods described were iso profiled ⁇ containing and the lawn suitable in transformed cells for expression of sterol Glycosyltransfe ⁇ are. Protection claim is also applicable to all organisms (microorganisms, animals, plants, parts since ⁇ of, cell cultures) containing these chimeric genes and the products or extracts from it if the material composition of the Orga ⁇ mechanisms has been altered by the action of these chimeric genes .
  • nucleic acids in the figures are from the 5 'end to the 3' end, that of proteins from the amino terminus to the carboxyter minus.
  • the amino acids are named in the one-letter code.
  • the image ⁇ Ungen serve to illustrate the present invention. They show:
  • Fig. 3 wal ⁇ e comparisons of the partial DNA sequences, and 800 bp of the wal9er lan ⁇ gene DNA fragment with the sequence of the oat HaSGT (Fig. 1) (Fig. 2). The comparison was carried out using the CLUSTAL program (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244).
  • Fig. 4 amino acid sequence HaSGTP in the one-letter code, which from the DNA sequence of the HaSGT nucleic acid fragment was derived and which codes for a sterol glucosyltransferase with a molecular mass of 71 kD.
  • N-TERMINUS N-terminal amino acid sequence of the purified enzyme
  • HaSGTP amino acid sequence derived from the oat clone HaSGT. The comparison was carried out using the CLUSTAL program (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244). The * mark identical amino acids. - denote non-existent or unknown amino acids.
  • the organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which with the eluent chloroform: methanol 85:15 (A) or chloroform: methanol: ammonia (25%) 65: 35: 5 (B). were developed.
  • the Rf values of the radioactive, lipophilic reaction products were determined using a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards ⁇ s, which were detected with ⁇ -naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified that was identified as sterylglucoside.
  • the Rf value of the steryl glucoside at A in this case deviates from the usual value with this eluent because the eluent was not freshly prepared and the composition had changed due to evaporation.
  • A. The E. coli cells were transformed with the plasmid pBS-ATG (Example 5.).
  • B. The E. coli cells were transformed with the plasmid pBS-HRP (Example 5.).
  • Fig. 7 Western blot of recombinant sterol glucosyl transferases. Expressing each 40 ug protein from E. coli cells, the different parts of the oat HaSGT was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis un ⁇ terworfen and then transferred to a hydrophobic membrane. The immunostaining was carried out with an antiserum against the sterol-glucosyltransferase purified from oats. Lanes 1 and 2: protein from E. coli cells which were transformed with the plasmid pBS-HRP. Lane 3: protein from E. coli cells transformed with the plasmid pBS-HATG. Lane 4: standard proteins with molecular weights of 31, 45, 66 and 97 kD. The proteins were stained with Ponceaurot, the standard proteins with marked with a pen and discarded.
  • Fig. 8 Dunn harshchromatographische analysis of radioactive products of an in vitro enzyme assay which was carried out with cell-free homogenate of transformed with the plasmid pGALHAMl S. cerevisiae cells (In ⁇ game 6). The organic phase was applied to a silica gel 60 plate (Merck, Darmstadt), which was developed with the eluent chloroform: methanol 85:15. The Rf value of the radioactive, lipophilic Christspro ⁇ domestic product was determined using a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with ⁇ -naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified that was identified as steryl glucoside.
  • Fig. 12 DNA sequence of the DNA fragment Kpcr, which was from the Solanum tuberosum with the PCR method (Example 8.).
  • Fig. 13 DNA partial sequence of the DNA fragment Cpcr, which with the PCR method was isolated from Candida albicans (Example 8.).
  • A Amino acid sequence ApcrP in the one-letter code, which was derived from the DNA sequence of the DNA fragment Aper.
  • B Comparison of the amino acid sequence ApcrP with the oat sequence HaSGTP. The comparison WUR ⁇ de using the program CLUSTAL (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237- 244) was performed. The * mark identical amino acids.
  • A Amino acid sequence KpcrP in the one-letter code, which was derived from the DNA sequence of the DNA fragment Kpcr.
  • B Comparison of the amino acid sequence KpcrP with the oat sequence HaSGTP. The comparison WUR ⁇ de using the program CLUSTAL (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237- 244) was performed. The * mark identical amino acids.
  • AtSGT DNA sequence of the nucleic acid fragment AtSGT, which was isolated from a cDNA expression gene bank from oat seedlings (Example 9). It has a length of 2353 base pairs (bp) and an open entält Le ⁇ seraster from position 1 to 2023. start or stop codon found at positions 113-115 and 2023-2025.
  • Fig. 19 Comparison of the amino acid sequences HaSGTP and AtSGTP.
  • the Ver ⁇ was immediately performed using the program CLUSTAL (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244).
  • Fig. 20 Dunn harshchromatographische analysis of radioactive products ei ⁇ nes in vitro enzyme assays, the E. transformed with cell-free homogenate of the ⁇ Plas mid pBS-AtSGT was performed coli cells (Example 10). The organic phase was that corresponds on silica gel 60 plates (Merck, intestinal ⁇ city) coated with an eluent Chloroforr methanol 85:15 was wrapped. The Rf value of the radioactive, lipophilic reaction product was determined with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards, which were detected with ⁇ -naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified that was identified as sterylglucoside.
  • Fig. 21 Partial amino acid sequence of the A HaSGTP Letter B ⁇ ben code.
  • Fig. 22 Partial amino acid sequence of the A AtSGTP Letter B ⁇ ben code.
  • Fig. 23 Partial amino acid sequence in the one-letter code, which was derived from the S. cerevisiae gene L9470.23.
  • the protein was then sequenced directly N- terminal or proteolytically cut to internal Bruchstüc ⁇ ke to obtain.
  • the protein was according to Bauw, G .; van den Bulcke, M .; van Damme, J .; Puype, M .; digested with trypsin 194-196 and the proteolytic breakdown ⁇ pieces with a high-performance liquid chromatography system (130A, Applied Biosystems,: Van Montagu, M. and Vandekerckhove, J. (1988) J. Chem Prot. 7. Rothstadt) separated on a "reverse phase" column (Vydac C4, 300 Angstrom pore diameter, 5 ⁇ m particle size).
  • the peptides were eluted with a linear gradient (0-80% B, solution A: water with 0.1% trifluoroacetic acid, solution B: 70 acetonitrile with 0.09% trifluoroacetic acid) at a flow rate of 0.2 ml / min.
  • the elution pattern of the peptides corresponded to the pattern which typically corresponds to a trypsin self-digest. Even after repeating the experiment several times, no peptide could be assigned to the purified protein due to the retention time. Most peptides were then sequenced. However, the sequences all corresponded to the amino acid sequence of the trypsin.
  • a cDNA expression gene bank from oats was created in order to isolate complete clones of the sterol-glucosyltransferase.
  • Oligonucleotide primers were derived:
  • XXS4T 5'-GATCTAGACTCGAGGTCGACTTTTTTTTTTTTTTTTTT-3 '
  • the polymerase chain reaction (PCR) method was carried out as follows:
  • Reaction mix 46 ⁇ l aqua dest .; 5 ul Boehringer (Mannheim) 10 x PCR buffer; 1 ⁇ l each of 10 mM dATP, dGTP, dCTP, dTDP; 1 ⁇ l each 100 ⁇ M DW1 (or DW2), XXS4T; 0.25 ul Boehringer Taq polymerase; 0.5 ⁇ l cDNA from oat seedlings (see 2., concentration not determined).
  • Reaction conditions 94 ° C, 3 min; 30x (94 "C, 40 s; 53 ° C, 1 min; 72 ° C, 3 min); 72 C °, 10 min.
  • oligonucleotide primer was derived from the sequences of the peptide amino acid sequencing (see 1.):
  • the polymerase chain reaction (PCR) method was carried out as follows:
  • Reaction mix 46 ⁇ l aqua dest .; 5 ul Boehringer (Mannheim) 10 x PCR buffer; 1 ⁇ l each of 10 mM dATP, dGTP, dCTP, dTDP; 1 ⁇ l each 100 ⁇ M DWI, whale; 0.25 ul Boehringer Taq polymerase; 0.5 ⁇ l cDNA from oat germ (see 2nd, concentration not determined).
  • Reaction conditions 94 ° C, 3 min; 30x (94 ° C, 40 s; 53 ° C, 1 min; 72 ° C, 3 min); 72 ° C, 10 min.
  • a successful PCR reaction could only be carried out using the specific reverse primer whale: agarose gel electrophoresis with 15 ⁇ l of the reaction mixture gave a DNA band e of approx. 800 bp length.
  • the cloned piece of DNA (see 3) was labeled and used to screen a cDNA library (see 2) used transferase to complete clones of the sterol glucosyl ⁇ isolate.
  • the labeled sample was then used to search the oat cDNA library.
  • the method is described in the Boehringer DIG System User4s Guide for Filter Hybridization (Plaque Hybridization, Colorimetric Detection with NBT and BCIP). There were 250,000 in Stammionsfä ⁇ hige phage particles scanned (hybridization temperature 69 ° C).
  • HaSGT An approximately 2300 bp long clone (hereinafter referred HaSGT) completeness, ⁇ sequenced dig and double-stranded.
  • This sequence is shown in FIG. 2: The partial sequences (wal ⁇ e and wal9er) of the cloned PCR fragment are over 95% identical to the clone HaSGT (FIG. 3).
  • This clone is 2317 bp long and shows an open reading frame from bp 1 to bp 1971.
  • a start ⁇ codon (ATG) for the translation starts at bp 148. If the open reading ⁇ mimic in an amino acid sequence translated (HaSGTP, Fig.
  • the amino acid sequence shows complete identity with the amino acid sequence of the peptide fragment of the purified protein and almost complete Identitä ⁇ th to the N-terminal amino acid sequence of the purified protein (14 amino acids of 15 are identical, Fig. 5). This agreement clearly shows that the cloned cDNA corresponds to the purified protein.
  • the Un ⁇ ter Kunststoff at an amino acid presumably due to allelic differentiation ⁇ zen.
  • the plasmid which contains the 2317 bp long oat clone in the vector pBluescript I SK (inserted between the EcoRI and the Xhol interface) is called pBS-HaSGT in the following.
  • -It were performed two cloning into appropriate vectors for expression by ⁇ : a) This cloning generated a plasmid (pBS-HATG), which encodes a fusion protein ⁇ , the first amino acids from the pBluescript lacZ OPE ron and the polylinker derived (normal printed, see below) and the following amino acids which after initiating methionine, the sequence in an amino acid ⁇ translated nucleotide sequence of the HaSGT corresponding (under ⁇ painted, see below).
  • the plasmid pBS-HaSGT was cut with the restriction enzymes Eael and Eagl and the linearized part, which contains the vector sequences, ligated together with itself.
  • the resulting plasmid codes for a fusion protein, the beginning of which looks like this: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAADADEPTGG ...
  • Plasmid pBS-HaSGT was used as the matrix DNA. The following were
  • DW 15 GATGAGGAAATTCACTAGTTG
  • a PCR fragment of approximately 500 bp in length was nigt gerei ⁇ on an agarose gel, cut with the restriction enzymes BamHI and NdeI and still ⁇ again gel purified, from which a fragment was isolated from approximately 450 bp in length.
  • the plasmid pBS-HaSGT was cut with the restriction enzymes BamHI and Ndel and a fragment of approximately 4300 bp in length was eluted from an agarose gel. This fragment was ligated with the cut PCR fragment and used to transform E. coli. From the transformier ⁇ th cells plasmid DNA was isolated and partially sequenced.
  • the plasmid DNA codes for the following fusion protein: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAALELVDLDVGGEDGY ...
  • 1 ml lysis buffer 50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT; 1 mg / ml lysozyme (from Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 ⁇ M Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0.
  • the reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 60 ⁇ l and was composed as follows (1/17/1996):
  • a vector was produced which is suitable for the expression of the plant cDNA in Saccharomyces cerevisiae.
  • Part of the oat clone HaSGT was extracted from plasmid pBS- with Sall / Kpnl HaSGT cut out and cloned into the pSP72 Vector (Promega, Heidelberg, Sall / Kpnl).
  • the SalI / Kpnl fragment of the resulting plasmid pSPHAMl comprises the corresponding portion of the HaSGT and was cloned into the vector pGAL4 (XhoI / BamHI).
  • the resulting plasmid was used pGALHAMl and to transform the Saccharomyces cerevisiae strain UTL-7A (MATa, ura3-52, trpl, leu2-3 / 112).
  • the sterol-glucosyltransferase activity was an in vitro enzyme assay performed with cell-free homo ⁇ Genat of the yeast cells to detect the expressed plant sequence.
  • the yeast cells were grown on the following medium (aerobically shaken for 72 h at 29 ° C):
  • the cells of a 30 ml culture are sedimented and taken up in 1 ml of lysis buffer:
  • the reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 150 ⁇ l and was composed as follows (March 10, 1996):
  • the radioactivity present in the organic phase was subjected to thin-layer chromatography analysis from parallel samples : the organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which were developed with the eluent chloroform: methanol 85:15.
  • the Rf values determined to the radioactive, lipophilic reaction products WUR ⁇ with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with ⁇ -naphthol-sulfuric acid. Only one product could be identified that was cosid was identified (see Fig. 8). It could thus be demonstrated that the transformed yeast cells express a protein which shows sterol-glucosyltransferase activity. Control cells show no sterol-glucosyltransferae activity.
  • a 6359 bp fragment was isolated from a Cosmid 9470 DNA preparation by cutting with the enzymes Ndel and Spei (Cosmid bp 31384-37744).
  • This sequence einhielt the desired reading frame and was constructed by cloning into the vector pBluescript II KS (with EcoRV ge ⁇ cut) are used for further subcloning.
  • This plasmid was called pBS-HSC.
  • Four subclonings were carried out which should lead to the expression of parts of the open reading frame of different lengths. These clonings are tabulated below:
  • the cells were sedimented from 15 ml overnight culture (15 ml LB ampicillin, 37 ° C., 14 h) and taken up in 1.5 ml lysis buffer (50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT; 1 mg / ml Lysozyme (from egg, Boehringer, Mannheim). 200 uM Pefabloc (Merck, intestinal ⁇ city) After a 5 minute incubation at 20 ° C, the suspension was placed on ice and the cells by 3x 3 seconds of treatment with the Ultra ⁇ sound rod broken.
  • lysis buffer 50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT; 1 mg / ml Lysozyme (from egg, Boehringer, Mannheim). 200 uM Pefabloc (Merck, intestinal ⁇ city)
  • the reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 100 ⁇ l and was composed as follows (March 22, 1996):
  • the reaction was stopped after 45 min (at 30 ° C) by mixing with 0.5 ml of water and 1.6 ml of ethyl acetate. After phase separation by brief centrifugation, the upper organic phase was removed and the radioactivity contained therein was determined using a scintillation counter:
  • E. coli homogenate with clone 7500 dpm E. coli homogenate with clone 2 10700 dpm
  • organi ⁇ rule phases of assay with untransformed control cells also contain some radioactivity; however, this is not a labeled steryl glucoside.
  • the deduced amino acid sequence of the gene 9470.23 is mentioned in Fol ⁇ constricting ScSGTP (see Fig. 9).
  • Oligonucleotide primers which were used for PCR experiments could be derived from similar amino acid sequence regions between HaSGTP (see 4.) and ScSGTP (see 7.):
  • the polymerase chain reaction method was carried out as follows:
  • Reaction mix 40 ⁇ l distilled water; 5 ul Boehringer (Mannheim) 10 x PCR buffer; 1 ⁇ l each of 10 M dATP, dGTP, dCTP, dTDP; 1 ⁇ l each 100 ⁇ M oligonucleotide primer,
  • Lamda ZAP cDNA bank (Stratagene, Heidelberg) of potato with approx. 10
  • the potato sequence KpcrP is 86% identical to the corresponding part of the oat sequence HaSGTP,
  • the Arabidopsis sequence ApcrP is 90% identical to the corresponding part of the HaSGTP and oat sequence
  • the candidate sequence CpcrP is 64% identical to the corresponding part of the S. cerevisiae sequence ScSGTP.
  • the Arabidopsis PCR clone Aper was using a method as described in the fourth ⁇ be issued for the isolation of complete clones from a lambda Zap Arabidopsis cDNA library (obtained from the Stock Center of the Max Planck Institute for breeding research ⁇ , Cologne) used. It was a 2300 bp long clone (the consequences ⁇ AtSGT called) completely sequenced and double-stranded (Fig. 17). This clone is 2353 bp long and shows an open reading frame from bp 1 to bp 2023. A start codon (ATG) for translation begins at bp 113. If the open reading frame is translated into an amino acid sequence (AtSGTP, FIG. 18), it shows the amino acid sequence is very similar to the oat sequence HaSGTP (see Fig. 19).
  • the cloning produced an Plas ⁇ mid (pBS-AtSGT) encoding for a fusion protein whose first amino ⁇ acids from the pBluescript lacZ operon and the polylinker derived (nor ⁇ printed times, see below) and the following amino acids to those of the open Correspond to the reading frame of the clone AtSGT (underlined, see below).
  • the beginning of the fusion protein looks like this: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAAALELVDPPGCRNSEFGTPLILSFTFWD. ".
  • E. coli cells transformed with the plasmid pBS-AtSGT it was checked whether the corresponding fusion protein was expressed by carrying out an in vitro enzyme assay for the detection of sterol-glucosyltransferase activity with cell homogenates.
  • the cells from 1.5 ml overnight culture (1.5 ml LB-ampicillin, 37 ° C., 14 h) were sedimented and taken up in 1 ml lysis buffer (50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT ; 1 mg / ml lysozyme (from Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 ⁇ M Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0.1% Triton X100. After ⁇ minute incubation at 20 ° C the suspension was placed on ice and the cells were passed through 3x 3 Seconds of treatment with the ultrasound wand.
  • 1 ml lysis buffer 50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT ; 1 mg / ml lysozyme (from Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 ⁇ M Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0.1% Triton
  • the reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 50 ⁇ l and was composed as follows (11.3.1996):
  • E. coli homogenate, untransformed 100 dpm (blank value)
  • -Stereols are substances that have the following structural features: They consist of a 5 ⁇ -cholestan-3-ß-ol or 5 ⁇ -cholestan-3- ⁇ -ol backbone. This basic structure can be modified on the side chain and / or by various double bonds in the ring systems.
  • -STEROLS IN THE NARROW SENSE are cholesterol, ergosterol, ß-sitosterol, stigmasterol.
  • -STERYLGLYCOSIDES are sterols or sterols in the narrower sense, which are linked to a sugar molecule or to the C3 atom via the oxygen atom.
  • These sugars can e.g. Glucose, galactose, mannose, xylose, arabinose, other sugars or sugar derivatives in furanosidic or pyridosidic form and in an ⁇ or ⁇ linkage.
  • Compounds containing glucuronic acid are excluded from this definition.
  • -FOLGEPRODUKTE sterylglycosides are te to a secondary production ⁇ , which can be synthesized cosiden in organisms, or in in vitro systems enzymatically from Sterylgly- (eg Steryldiglycoside, -triglycoside, oligoglycosides or acylated steryl glycosides).
  • Sterylgly- eg Steryldiglycoside, -triglycoside, oligoglycosides or acylated steryl glycosides.
  • punch Sub ⁇ which can be represented by methods of organic chemistry from sterylglycosides.
  • -STEROL-GLYCOSYL TRANSFERASES are enzymes that transfer a sugar molecule, especially from activated sugars or activated sugar derivatives, especially from sugar nucleotides or sugar derivative nucleotides, to the 0H group on the C3 atom of sterols or sterols in their own sense.
  • STEROL glucosyltransferases are enzymes that carry a glucose molecule, particularly of activated glucose, especially from uridine diphosphate to the OH group on the C3 atom of sterols or sterols in their own sense about ⁇ .
  • STEROL glycosyltransferases in the narrower sense are enzymes, the gene is a sugar molecule, especially from activated sugars or activated sugar derivatives, especially from sugar nucleotides or Zuckerderivatnukleoti- to the OH group on the C3 atom of sterols in the narrower sense übertra ⁇ .
  • the transfer of Glucuronic acid is excluded from this definition.
  • STEROL glucosyltransferases in the narrower sense are enzymes that phosphate is a glucose molecule, particularly of activated glucose, especially from Uridindi ⁇ on the OH group on the C3 atom of sterols in the narrower sense transmitted.
  • SUGAR are hexoses or pentoses in furanosidic or pyranosidic form.
  • SUGAR DERIVATIVES are sugars which have been modified in their structure by oxidation or reduction or by the addition or removal of functional groups.
  • N-Ace 'tylglucosamin and Desoxyri ⁇ bose are sugars which have been modified in their structure by oxidation or reduction or by the addition or removal of functional groups.
  • SUGAR NUCLEOTIDES in the sense used here are substances in which one of the organic bases thymine, adenine, guanine, uracil or cytosine is linked to a ribose or deoxyribose and this sugar is in turn linked to another sugar molecule via two phosphoric acid residues.
  • -PLANT PARTS are parts of a plant such as Leaves, roots, seeds or fruits.
  • -VECTORS are nucleic acid fragments that are capable of replication under certain conditions and for the incorporation of foreign nucleic acid fragments for the purpose of multiplying this fragment or the expression of this fragment (for example for the production of a pro- teins) can be used.
  • Typical examples are plasmids and phages.
  • CHIMARY GENE is a nucleic acid fragment that is composed of different parts and does not naturally occur in this form. It comprises a numeral for a sequence encoding a polypeptide sequence and geeig ⁇ control sequences that allow expression.
  • the coding Se acid sequence may in this case the control sequences with respect to "sense" - or be "anti-sense” orientation.
  • Things can thereby substances (eg proteins, Nu ⁇ small acid fragments, mRNA, DNA, cDNA, cDNA clones, genes) lines, cell components (eg membranes), cells (eg, bacterial cells, plant cells, protoplasts), Zel- or organisms and their descendants his.
  • substances eg proteins, Nu ⁇ small acid fragments, mRNA, DNA, cDNA, cDNA clones, genes
  • cell components eg membranes
  • cells eg, bacterial cells, plant cells, protoplasts

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Abstract

The invention relates to isolated DNA fragments or recombinant DNA constructs containing at least part of a sterol glycosyl transferase coding sequence. Substances used as sterols are either sterols in the strictest sense (cholesterol, ergosterol, beta-sistosterol, stigmasterol) or made from a skeletal structure of 5-alpha-cholesteran-3-beta-ol or 5-alpha-cholestan-3-alphol-ol (possibly modified by side-chains or double bonds in the ring systems). The invention also relates to DNA sequences, the use thereof to modify the content and/or structure of steryl glycosides and/or synthethic secondary products in transgenic organisms.

Description

Bezeichnung: Sterol-GlycosyltransferasenName: Sterol glycosyltransferases
Die Erfindung betrifft DNA-Sequenzen, die für Sterol-Glycosyltransferasen kodieren, sowie deren Verwendung zur Veränderung des Gehalts und/oder der Struktur von Sterylglycosiden und/oder deren synthetischen Folgeprodukte in transgenen Organismen.The invention relates to DNA sequences which code for sterol glycosyltransferases, and to their use for changing the content and / or the structure of sterylglycosides and / or their synthetic secondary products in transgenic organisms.
Sterylglycoside und die biosynthetischen Folgeprodukte Steryloligoglycosi- dede und acylierte Sterylglycoside sind in Pflanzen sowie in einigen Pilzen und Bakterien vorkommende Naturstoffe. Für diese Stoffe und deren Folgeprodukte sind viele physiologische Effekte beschrieben wie z.B. Hemmung der vasculären Permeabilität, Anti-Tumor-Aktivität, entzündungshemmende und haemostatische Wirkung (Okuyama, E. und Yamazaki, M. (1983) Yakugaku Zasshi 103: 43 ff; Normura, T.; Watanabe, M.; Inoue, K. und Ohata, K. (1978) Japan J. Pharmacol. 28, Suppl. HOP; Miles, D. H.; Stagg, D. D. und Parish, E.J. (1979) J. Nat. Prod. 42: 700 ff; King, M. L.; ing, H. C; Wang, CT. und Su, M. (1979) J. Nat. Prod. 42: 701 ff.; Seki, J.; Okita, A.; Watanabe, M.; Na- kagawa, T.; Honda, K.; Tatewaki, N. und Sugiyama, M. (1985) J. Phar . Sei. 74: 1259-1264), die eine Anwendung als therapeutisch wirksame Substanzen beim Menschen nahelegen. Als Medikament erhältlich ist bislang nur aus Pflanzen isoliertes ß-Sitosterin-ß-D-Glucosid zur Behandlung der Prostata- hyperplasie (z.B. als Harzol-Kapseln, Hoyer GmbH, Neuß).Sterylglycosides and the biosynthetic secondary products Steryloligoglycosidede and acylated Sterylglycoside are natural substances found in plants as well as in some fungi and bacteria. Many physiological effects are described for these substances and their secondary products, e.g. Inhibition of vascular permeability, anti-tumor activity, anti-inflammatory and hemostatic effects (Okuyama, E. and Yamazaki, M. (1983) Yakugaku Zasshi 103: 43 ff; Normura, T .; Watanabe, M .; Inoue, K. and Ohata, K. (1978) Japan J. Pharmacol. 28, Suppl. HOP; Miles, DH; Stagg, DD and Parish, EJ (1979) J. Nat. Prod. 42: 700 ff; King, ML; ing, H . C; Wang, CT. And Su, M. (1979) J. Nat. Prod. 42: 701 ff .; Seki, J .; Okita, A .; Watanabe, M .; Nagagawa, T .; Honda , K .; Tatewaki, N. and Sugiyama, M. (1985) J. Phar. Sci. 74: 1259-1264), which suggest use as therapeutically active substances in humans. So far only ß-sitosterol-ß-D-glucoside isolated from plants is available as a medication for the treatment of prostate hyperplasia (e.g. as Harzol capsules, Hoyer GmbH, Neuss).
Ein Nachteil dieser Substanzen ist dabei, daß sie in den Organismen nur in relativ geringen Mengen vorliegen und durch aufwendige Verfahren extra¬ hiert und gereinigt werden müssen. Außerdem sind einige Organismen, die diese Substanzen enthalten humanpathogen und lassen sich nur mit großem Aufwand kultivieren, was ihre potentielle Verwendung als Medikament, De- tergentien, Emulgatoren, als Grundstoff für Kunststoffe und für die Her¬ stellung von Liposomen, wenn sie in größeren Mengen und höherer Reinheit vorliegen müssen, momentan wenig brauchbar erscheinen läßt.A disadvantage of these substances is that they are present in the organisms only in relatively small quantities and must be hiert by complicated processes specially ¬ and cleaned. Moreover, some organisms that these substances contain pathogenic to humans and can be cultivated only with great effort, what their potential use as drug de- detergents with, emulsifying agents, as a raw material for plastics and for Her ¬ position of liposomes when large quantities and must be of higher purity, currently appears to be of little use.
Die enzymatische Synthese der Sterylglycoside in den Organismen aus Zuc- kernukleotiden und Sterolen mit freier OH-Gruppe wird durch die zucker- nukleotidabhängigen Sterol-Glycosyltransferasen (kurz: Sterol-Glycosyl- transferasen) katalysiert. Diese Enzyme können zum Teil aus den Organis¬ men isoliert und gereinigt werden, stehen aber für wirtschaftliche Anwendungen nicht in ausreichenden Mengen und Qulitäten zur Verfügung.The enzymatic synthesis of sterylglycosides in the organisms from sugar nucleotides and sterols with a free OH group is carried out by the sugar-nucleotide-dependent sterol-glycosyltransferases (in short: sterol-glycosyl- transferases) catalyzed. These enzymes can be part of the organisms ¬ men isolated and purified, but are not available in sufficient quantities and Qulitäten for economic applications.
Die Aktivität dieser Enzyme kann mit speziellen in vitro-Enzymnachweissy- stemen nachgewiesen werden. In einem Fall konnte darüberhinaus eine Ste- rol-Glucosyltransferase aus Hafer bis zur Homogenität gereinigt werden (Warnecke und Heinz, 1994). Es ist jedoch noch kein Gen oder eine andere Nukleinsäure bekannt, die für eine Sterol-Glycosyltransferase kodiert.The activity of these enzymes can be demonstrated using special in vitro enzyme detection systems. In one case, a sterol-glucosyltransferase from oats could also be purified to homogeneity (Warnecke and Heinz, 1994). However, no gene or other nucleic acid that codes for a sterol glycosyltransferase is known.
Weiterhin ist eine Reihe von Nukleinsäuresequenzen bekannt, die Ähnlichkeit zu den in dieser Anmeldung beschriebenen Sequenzen besitzen. In keinem Fall wurde für diese aber eine Sterol-Glycosyltransferase-Aktivität des zugehörigen Transkriptionsprodukts gezeigt oder auch nur diskutiert. Solche Nukleinsäuresequenzen können nun dazu verwendet werden, den Gehalt und/oder die Zusammensetzung an Sterylglycosiden und Folgepro¬ dukten in bestimmten Organismen zu manipulieren und damit ökonomisch relevante Eigenschaften dieser Organismen positiv zu verändern. So können Kulturpflanzen mit verbesserter Toleranz oder Resistenz gegenüber schäd¬ lichen Umwelteinflüssen wie Bodenversalzung, Trockenheit, Kälte und Frost erzeugt werden. Auch Mikroorganismen wie z.B. Bäcker- und Brauhefe kann hinsichtlich Ethanol und Temperaturtoleranz verbessert werden.Furthermore, a number of nucleic acid sequences are known which are similar to the sequences described in this application. In no case was a sterol glycosyltransferase activity of the associated transcription product shown or even discussed. Such nucleic acid sequences may now be used, the content and / or the composition of sterol glycosides and Folgepro ¬ Dukten to manipulate in certain organisms and to change so economically relevant characteristics of these organisms positive. So crops can be produced with improved tolerance or resistance to Vermin ¬ approach to environmental influences such as soil salinity, drought, cold and frost. Microorganisms such as baker's and brewing yeast can also be improved with regard to ethanol and temperature tolerance.
Neben dem Reaktionsprodukt Sterylglycosid kann aber auch das Enzym selbst wirtschaftlich nutzbar sein, wenn man es rein und in großer Menge gentechnisch herstellt. Als Beispiel sei hier die Anwendung zur Choleste- rol-Quantifizierung genannt.In addition to the reaction product sterylglycoside, the enzyme itself can also be economically usable if it is genetically engineered in large quantities. The application for cholesterol quantification may be mentioned here as an example.
Weiterhin können die Sterol-Glycosyltransferasen - und die hierfür kodie¬ renden DNA-Sequenzen - aufgrund der Ähnlichkeit von Solanidin mit Stero- len - auch als Enzyme, bzw. für die Bereitstellung solcher Enzyme, verwen¬ det werden, die für die Synthese von Solanin in Solanaceen verantwortlich sind. Hiermit ließen sich dann gentechnisch veränderte solaninar e oder -freie Pflanzen herstellen. Durch Wahl geeigneter Methoden kann eine sol¬ che Reduzierung auf bestimmte Pflanzenteile oder Entwicklungsstadien be¬ grenzt werden.Furthermore, the sterol can glycosyltransferases - and this kodie ¬ leaders DNA sequences - len due to the similarity of solanidine with Stero- - as enzymes, or for the provision of such enzymes, USAGE ¬ det be used for the synthesis of solanine are responsible in Solanaceen. This could then be used to produce genetically modified solaninar plants or plants. By choosing suitable methods a sol ¬ che reduction to certain plant parts or stages of development be ¬ can be limited.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Nukleinsäurefragmente zur Ver- fügung zu -stellen, mit denen sich transgene Organismen herstellen lassen, die verbesserte ökonomisch relevante Eigenschaften haben oder mit denen in vivo oder in vitro Sterylglycoside und deren Folgeprodukte erzeugt werden können. Diese Substanzen können a) in größeren Mengen erzeugt werden als in den Ausgangsorganismen; oder b) von Organismen erzeugt werden, die leichter und sicherer zu kultivieren sind als jene, in denen diese Stoffe natürlicherweise vorkommen; oder c) von neuartiger Struktur sein und für die Anwendung günstigere Eigen¬ schaften aufweisen.The object of the present invention is to isolate nucleic acid fragments to provide with which transgenic organisms can be produced, which have improved economically relevant properties or with which sterylglycosides and their secondary products can be produced in vivo or in vitro. These substances can a) be produced in larger quantities than in the starting organisms; or b) are produced by organisms that are easier and safer to cultivate than those in which these substances occur naturally; or c) be of novel structure and favorable to use natural ¬ exhibit properties.
Es wurde ein Verfahren gefunden, die Synthese von Sterylglycosiden und deren Folgeprodukten zu kontrollieren. Dazu werden Nukleinsäurefragmente bereitgestellt, die für Sterol-Glycosyltransferasen kodieren, um chimäre Gene zu erzeugen. Diese chimären Gene können benutzt werden, um Zellen¬ kulturen, Pflanzen, Tiere oder Mikroorganismen zu transformieren und da¬ mit deren Sterylglycosidsynthese zu verändern.A method has been found to control the synthesis of steryl glycosides and their derivatives. For this purpose, nucleic acid fragments are provided which code for sterol glycosyltransferases in order to generate chimeric genes. These chimeric genes can be used to cell cultures ¬ to transform plants, animals or microorganisms and change with their Sterylglycosidsynthese as ¬.
Die Erfindung betrifftThe invention relates
(1) ein isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt enthal¬ tend mindestens einen Teil einer Sterol-Glycosyltransferase oder Sterol- Glycosyltransferase im engeren Sinn kodierenden Sequenz;An isolated DNA fragment DNA construct contained ¬ tend least part of a sterol or sterol glycosyltransferase glycosyltransferase coding sequence in a narrow sense (1) or recombinant;
(2) ein Protein das aus einer der in Fig. 1-3 oder 11-22 gezeigten Nuklein¬ säuresequenzen abgeleitetet ist;(2) a protein is the abgeleitetet ¬ acid sequences from any of the nucleic shown in Figures 1-3 or 11-22.
(3) Plasmide, Viren oder andere Vektoren, die Nukleinsäuren wie in (1) de¬ finiert, enthalten;(3) plasmids, viruses or other vectors, nucleic acids such as finishes in (1) de ¬ oxide;
(4) Genomische Klone die Gene oder Teile von Genen enthalten, die für eine Sequenz wie in (1) definiert, kodieren;(4) genomic clones containing genes or parts of genes encoding a sequence as defined in (1);
(5) ein Chimäres Gen, das in der Lage ist, in einer transformierten Zelle den Gehalt an Sterol-Glycosyltransferase oder Sterol-Glycosyltransferase im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferase oder Sterol-Glu- cosyltransferase im engeren Sinn, zu verändern;(5) a chimeric gene that is capable of changing the content of sterol glycosyl transferase or sterol glycosyl transferase in the narrow sense, in particular sterol glucosyl transferase or sterol glucosyl transferase in the narrow sense, in a transformed cell;
(6) transformierte Zellen, transformierte Mikroorganismen, Pflanzen oder Pflanzenteile, die ein chimäres Gen wie in (5) definiert, enthalten;(6) transformed cells, transformed microorganisms, plants or parts of plants which contain a chimeric gene as defined in (5);
(7) ein Verfahren zum Herstellen von Sterylclycosiden umfassend das Kulti¬ vieren der in (6) definierten transformierten Organismen;(7) a method for producing Sterylclycosiden comprising culturing ¬ fours defined in (6) transformed organisms;
(8) die durch das in (7) definierte Verfahren erhältlichen Sterylclycoside oder deren Folgeprodukte; (9) ein DNA-Fragment, erhältlich nach einem der folgenden Verfahren oder Teilen davon: a) Verwenden von einer der in Fig. 1-3 oder 11-13 oder 17 gezeig¬ ten Nukleinsäuresequenzen als Hybridisierungsprobe; b) Verwenden der in Fig. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 oder 22 gezeigten Aminosäuresequenzen zur Synthese von Peptiden oder Proteinen, die zur Gewinnung von Antiseren dienen; oder c)i) Vergleichen der in Fig. 1-3, 11-13 oder 17 gezeigten Nukleotid- sequenzen oder der daraus abgeleiteten, in Fig. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 oder 22 gezeigten Aminosäuresequenzen untereinander oder mit bereits bekann¬ ten Nukleotidsequenzen oder daraus abgeleiteten Aminosäuresequenzen, ii) Ableiten und Synthetisieren von geeigneten spezifischen Oligo- nukleotiden aus ähnlichen Bereichen dieser Sequenzen, und iii)Benutzen dieser Oligonukleotide, um mit Hilfe eines sequenzab¬ hängigen Protokolls, insbesondere der PCR-Methode, Nukleinsäuren herzu¬ stellen, die für Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Glycosyltransfera¬ sen im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferasen oder Sterol- Glucosyltransferasen im engeren Sinn oder Teilen davon kodieren;(8) the steryl clycosides obtainable by the process defined in (7) or their derivatives; (9) a DNA fragment obtainable by one of the following or parts thereof: a.) Use of one of the in Figure 1-3 or 11-13 or 17 gezeig ¬ th nucleic acid sequences as a hybridization sample; b) using the amino acid sequences shown in FIGS. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 or 22 for the synthesis of peptides or proteins which serve to obtain antisera; or c) i) comparing the nucleotide sequences shown in FIGS. 1-3, 11-13 or 17 or the amino acid sequences shown in FIGS. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 or 22 with each other or with already known ¬ th nucleotide sequences or derived therefrom, amino acid sequences, ii) deriving and synthesizing appropriate specific oligo nucleotides from similar regions of these sequences, and iii) using these oligonucleotides to using a sequenzab ¬ dependent protocol, in particular the PCR method, hither ¬ provide nucleic acids sen for sterol glycosyl or sterol Glycosyltransfera ¬ in the narrow sense, encode especially sterol glycosyl or sterol glucosyl in the narrow sense or parts thereof;
(10) ein chimäres Gen das ein in (9) definiertes DNA-Fragment enthält und das in der Lage ist, in einer transformierten Zelle den Gehalt an Sterol- Glycosyltransferase oder Sterol-Glycosyltransferase im engeren Sinn, ins¬ besondere Sterol-Glucosyltransferase oder Sterol-Glucosyltransferase im engeren Sinn, zu verändern;(10) a chimeric gene which contains a DNA fragment defined in (9) and which is able to determine the content of sterol-glycosyltransferase or sterol-glycosyltransferase in the narrower sense, in particular ¬ sterol-glucosyltransferase or sterol, in a transformed cell -Glucosyltransferase in the narrower sense, to change;
(11) transformierte Zellen, die ein chimäres Gen, wie in (10) definiert, ent¬ halten;(11) transformed cells defining a chimeric gene as described in (10) ent, ¬ hold;
(12) Organismen, insbesondere Mikroorganismen wie Bakterien und Hefen, deren Gen oder Gene, die für Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Gly¬ cosyltransferasen im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransfera¬ sen oder Sterol-Glucosyltransferasen im engeren Sinn, kodieren, durch Transformation mit geeigneten chimären Genen deletiert ode^ unterbrochen sind;(12) organisms, in particular microorganisms such as bacteria and yeasts, the gene or genes, encoding sterol glycosyl or sterol-Gly ¬ cosyltransferasen in the narrower sense, particularly sterol Glucosyltransfera ¬ sen or sterol glycosyl in the narrow sense, by transformation deleted or interrupted with suitable chimeric genes;
(13) Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Glycosyltransferasen im enger¬ en Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferasen oder Sterol-Glucosyl¬ transferasen im engeren Sinn, oder Teile davon oder Fusionsproteine mit den genannten Transferasen, die aus Organismen wie in (6) oder (11) defi¬ niert, erhältlich sind; und(13) sterol glycosyl or sterol glycosyl in close ¬ en sense, particularly sterol glycosyl or sterol glucosyl ¬ transferases in the narrow sense, or portions thereof or fusion proteins with the aforementioned transferases from organisms as in (6) or ( 11) defi ned ¬, is available; and
(14) Antiseren, Produkte aus Antiseren, Antikörper oder Teile davon, die gegen Proteine wie in (13) definiert, gerichtet sind. Die Nukleinsäurefragmente, die für Sterol-Glucosyltransferasen kodieren (Fig. 2, 17) konnten aus Avena sativa und Arabidopsis thalliana isoliert werden. Die von diesen Nukleinsäurefragmenten abgeleiteten Aminosäuresequenzen zeigen überraschend geringe Ähnlichkeiten zu den bekannten Se¬ quenzen von Steroidhormon-Glucuronosyltransferasen. Es ist daher überraschend, daß wir mit unseren Methoden völlig neue Nukleinsäurefragmente isolieren konnten. Es sind bislang keine anderen Nukleinsäurefragmente identifiziert worden, die für Sterol-Glycosyltransferasen kodieren. Die iso¬ lierten eukaryoten Nukleinsäurefragmente sind dadurch charakterisiert, daß sie überraschenderweise dazu geeignet sind, mit entsprechenden Steu¬ ersequenzen versehen, sowohl in eukaryoten als auch in prokaryoten Orga¬ nismen, und hierin also ohne die typisch eukaryote Prozessierung und Mo¬ difizierung, die Synthese von enzymatisch aktiven Sterol-Glucosyltransfe¬ rasen zu bewirken.(14) Antisera, products from antisera, antibodies or parts thereof, which are directed against proteins as defined in (13). The nucleic acid fragments coding for sterol glucosyltransferases (Fig. 2, 17) could be isolated from Avena sativa and Arabidopsis thalliana. The deduced amino acid sequences of these nucleic acid fragments show surprisingly little resemblance to the familiar Se ¬ sequences of steroid hormone glucuronosyltransferases. It is therefore surprising that we were able to isolate completely new nucleic acid fragments with our methods. No other nucleic acid fragments that code for sterol glycosyltransferases have been identified. The iso ¬ profiled eukaryotic nucleic acid fragments are characterized in that they are surprisingly capable provided ¬ ersequenzen with corresponding STEU, ¬ mechanisms in both eukaryotes and prokaryotes Orga, and therefore herein difizierung without the typical eukaryotic processing and Mo ¬, the synthesis effect of enzymatically active sterol-glucosyltransfer lawn .
Die Erfindung betrifft auch isolierte Nukleinsäurefragmente, deren abgelei¬ tete Aminosäuresequenzen definierte Ähnlichkeiten zu den abgeleiteten Aminosäuresequenzen der in Fig. 12 oder 13 gezeigten Sequenzen haben. Die Erfindung betrifft ebenfalls alle Plasmide, Viren und andere Vektoren, die diese isolierten Nukleinsäurefragmente oder Teile davon enthalten.The invention also relates to isolated nucleic acid fragments whose amino acid sequences have ended abgelei ¬ defined similarities to the deduced amino acid sequences of the sequences shown in Fig. 12 or 13. The invention also relates to all plasmids, viruses and other vectors which contain these isolated nucleic acid fragments or parts thereof.
Die in Fig. 4 und 18 dargestellten Aminosäuresequenzen zeigen auffällige Ähnlichkeiten mit der abgeleiteten Aminosäuresequenz eines genomischen DNA-Stück aus S. cerevisiae (siehe Fig. 9) Dabei handelt es sich um das Chromosom XII Cosmid 9470 (Genbank Nr. gb U17246). Die Ähnlichkeit bezog sich auf den 3'-Bereich, des in reverser Richtung offenen Leserahmens von bp 32961-36557 (Gen L9470.23). Für dieses putative Gen ist bislang keine Funktion bekannt. Es werden verschiedene Teile dieses Gens mit geeigneten Steuersequenzen versehen und konnten nach Transformation von E. coli mit diesem chimären Gen überraschenderweise Sterol-Glucosyltransferase-Akti- vität in Zellhoinogenaten der transgenen Zellen nachweisen.The amino acid sequences shown in FIGS. 4 and 18 show striking similarities with the derived amino acid sequence of a piece of genomic DNA from S. cerevisiae (see FIG. 9). This is the chromosome XII Cosmid 9470 (Genbank No. gb U17246). The similarity related to the 3 'region of the reverse reading frame of bp 32961-36557 (gene L9470.23). No function is known for this putative gene. Various parts of this gene are provided with suitable control sequences and, after transformation of E. coli with this chimeric gene, were surprisingly able to detect sterol-glucosyltransferase activity in cell homogenates of the transgenic cells.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Nukleinsäuresequen¬ zen von Fig. 1-3, 11-13 und 17, oder den daraus abgeleiteten Aminosäurese¬ quenzen zur Isolierung von Genen oder cDNAs, die für andere Sterol-Glyco¬ syltransferasen kodieren. Dies betrifft z.B. die Verwendung der Sequenzen oder Teilen davon als Hybridisierungsproben, Verwendung von Antikörpern gegen ein Polypeptid, das von den Nukleinsäurefragmenten bzw. Derivaten davon kodiert wird. Außerdem ist die Ableitung von Oligonukleotiden und deren Verwendung in der PCR-Methode, aus den Nukleotid- oder Aminosäu¬ resequenzen auch durch Vergleich mit anderen Sequenzen betroffen. Die Erfindung betrifft alle Plasmide, Viren, und andere Vektoren, die die Nukleinsäurefragmente aus den Fig. 1-3, 11-13, 17 oder Teile davon oder das Hefegen L9470.23 oder Teile davon oder Nukleinsäurefragmente oder Teile davon, die nach den im letzten Absatz beschriebenen Methoden iso¬ liert wurden, enthalten und die zur Expression von Sterol-Glycosyltransfe¬ rasen in transformierten Zellen geeignet sind. Schutzanspruch wird auch erhoben auf alle Organismen (Mikroorganismen, Tiere, Pflanzen, Teile da¬ von, Zellkulturen), die diese chimären Gene enthalten und den Produkten oder Extrakten daraus, wenn die stoffliche Zusammensetzung dieser Orga¬ nismen durch die Wirkung dieser chimären Gene verändert wurde.The invention further relates to the use of Nukleinsäuresequen ¬ zen of Figs. 1-3, 11-13 and 17, or the sequences derived therefrom Aminosäurese ¬ for the isolation of genes or cDNAs encoding syltransferasen for other sterol Glyco ¬. This applies, for example, to the use of the sequences or parts thereof as hybridization samples, the use of antibodies against a polypeptide which is encoded by the nucleic acid fragments or derivatives thereof. In addition, the derivative of oligonucleotides and their use in the PCR method, from the nucleotide or Aminosäu ¬ resequenzen also by comparison to other sequences affected. The invention relates to all plasmids, viruses and other vectors which contain the nucleic acid fragments from FIGS. 1-3, 11-13, 17 or parts thereof or the yeast gene L9470.23 or parts thereof or nucleic acid fragments or parts thereof which are according to the in last paragraph methods described were iso profiled ¬ containing and the lawn suitable in transformed cells for expression of sterol Glycosyltransfe ¬ are. Protection claim is also applicable to all organisms (microorganisms, animals, plants, parts since ¬ of, cell cultures) containing these chimeric genes and the products or extracts from it if the material composition of the Orga ¬ mechanisms has been altered by the action of these chimeric genes .
Die Darstellung von Nukleinsäuren in den Abbildungen ist stehts vom 5'- Ende zum 3'-Ende, die von Proteinen vom Aminoterminus zum Carboxyter- minus. Die Aminosäuren sind im Ein-Buchstaben-Code benannt. Die Abbild¬ ungen dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Sie zeigen:The representation of nucleic acids in the figures is from the 5 'end to the 3' end, that of proteins from the amino terminus to the carboxyter minus. The amino acids are named in the one-letter code. The image ¬ Ungen serve to illustrate the present invention. They show:
Fig. 1: DNA-Teilsequenzen eines ca. 800 bp langen DNA-Fragments, das mit der PCR-Methode aus Hafer cDNA gewonnen wurde (siehe Beispiel 3.). A. 5'- terminale Sequenz walδe. B. 3'-terminale Sequenz wal9er.1: DNA partial sequences of an approximately 800 bp long DNA fragment which was obtained from the oat cDNA using the PCR method (see Example 3). A. 5'-terminal sequence walδe. B. 3'-terminal sequence wal9er.
Fig. 2: DNA-Sequenz des Nukleinsäurefragments HaSGT, das aus einer cDNA- Expressionsgenbank aus Haferkeimlingen isoliert wurde. Sie hat eine Länge von 2317 Basenpaaren (bp) und enthält ein offenes Leseraster von Position 1 bis 1971. Start- bzw. Stopcodon finden sich bei den Positionen 148-150 bzw. 1972-1974.2: DNA sequence of the nucleic acid fragment HaSGT, which was isolated from a cDNA expression gene bank from oat seedlings. It has a length of 2317 base pairs (bp) and contains an open reading frame from positions 1 to 1971. Start and stop codons can be found at positions 148-150 and 1972-1974.
Fig. 3: Vergleiche der DNA-Teilsequenzen walδe und wal9er des 800 bp lan¬ gen DNA-Fragments (Fig. 1) mit der Sequenz des Haferklons HaSGT (Fig. 2). Der Vergleich wurde mit Hilfe des Programs CLUSTAL (Higgins und Sharp, 1988, Gene 73, 237-244) durchgeführt. A. Vergleich zwischen walδe und Ha¬ SGT. B. Vergleich zwischen wal9er und HaSGT. Die * markieren identische Basen.Fig. 3: walδe comparisons of the partial DNA sequences, and 800 bp of the wal9er lan ¬ gene DNA fragment with the sequence of the oat HaSGT (Fig. 1) (Fig. 2). The comparison was carried out using the CLUSTAL program (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244). A. Comparison between walδe and Ha ¬ SGT. B. Comparison between wal9er and HaSGT. The * mark identical bases.
Fig. 4: Aminosäuresequenz HaSGTP im Ein-Buchstaben-Code, die aus der DNA-Sequenz des Nukleinsäurefragments HaSGT abgeleitet wurde und die für eine Sterol-Glucosyltransferase mit einer molekularen Masse von 71 kD kodiert.Fig. 4: amino acid sequence HaSGTP in the one-letter code, which from the DNA sequence of the HaSGT nucleic acid fragment was derived and which codes for a sterol glucosyltransferase with a molecular mass of 71 kD.
Fig. 5: Vergleich der N-terminalen Aminosäuresequenz des gereinigten Enzyms (N-TERMINUS) mit der aus dem Haferklon HaSGT abgeleiteten Aminosäuresequenz HaSGTP. Der Vergleich wurde mit Hilfe des Programs CLUSTAL (Higgins und Sharp, 1988, Gene 73, 237-244) durchgeführt. Die * markieren identische Aminosäuren. - bezeichnen nicht vorhandene oder unbekannte Aminosäuren.5: Comparison of the N-terminal amino acid sequence of the purified enzyme (N-TERMINUS) with the amino acid sequence HaSGTP derived from the oat clone HaSGT. The comparison was carried out using the CLUSTAL program (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244). The * mark identical amino acids. - denote non-existent or unknown amino acids.
Fig. 6: Dünnschichtchromatographische Analyse radioaktiver Produkte von in vitro Enzymassays, die mit zellfreien Homogenaten aus transformierten E. coli-Zellen durchgeführt wurden (Beispiel 5.).6: Thin-layer chromatographic analysis of radioactive products from in vitro enzyme assays, which were carried out with cell-free homogenates from transformed E. coli cells (Example 5.).
Die organischen Phasen wurden auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroform:Methanol 85:15 (A) bzw. Chloroform:Methanol:Ammoniak (25%ig) 65:35:5 (B). entwickelt wurden. Die Rf- Werte der radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukte wurden mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglich¬ en, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte jeweils nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglucosid identifiziert wurde. Der Rf-Wert des Sterylglucosids weicht bei A in diesem Fall von dem mit diesem Laufmittel üblichen Wert ab, weil das Laufmittel nicht frisch angesetzt wurde und eine Veränderung der Zusammensetzung durch Verdunstung stattgefunden hatte. A. Die E. coli Zellen wurden mit dem Plamid pBS-ATG (Beispiel 5.) transformiert. B. Die E. coli Zellen wurden mit dem Plamid pBS-HRP (Beispiel 5.) transformiert.The organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which with the eluent chloroform: methanol 85:15 (A) or chloroform: methanol: ammonia (25%) 65: 35: 5 (B). were developed. The Rf values of the radioactive, lipophilic reaction products were determined using a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards ¬ s, which were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified that was identified as sterylglucoside. The Rf value of the steryl glucoside at A in this case deviates from the usual value with this eluent because the eluent was not freshly prepared and the composition had changed due to evaporation. A. The E. coli cells were transformed with the plasmid pBS-ATG (Example 5.). B. The E. coli cells were transformed with the plasmid pBS-HRP (Example 5.).
Fig. 7: Western-Blot von rekombinanten Sterol-Glucosyltransferasen. Je 40 μg Protein von E. coli Zellen, die verschiedene Teile des Haferklons HaSGT exprimieren wurde einer SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese un¬ terworfen und anschließend auf eine hydrophobe Membran übertragen. Die Immunofärbung wurde mit einem Antiserum gegen die aus Hafer gereinigte Sterol-Glucosyltransferase durchgeführt. Spur 1 und 2: Protein von E. coli- Zellen, die mit dem Plasmid pBS-HRP transformiert wurden. Spur 3: Protein von E. coli-Zellen, die mit dem Plasmid pBS-HATG transformiert wurden. Spur 4: Standardproteine mit den Molekularmassen von 31, 45, 66 und 97 kD. Die Proteine wurden mit Ponceaurot gefärbt, die Standardproteine mit einem Stift markiert und wieder entfäbt.Fig. 7: Western blot of recombinant sterol glucosyl transferases. Expressing each 40 ug protein from E. coli cells, the different parts of the oat HaSGT was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis un ¬ terworfen and then transferred to a hydrophobic membrane. The immunostaining was carried out with an antiserum against the sterol-glucosyltransferase purified from oats. Lanes 1 and 2: protein from E. coli cells which were transformed with the plasmid pBS-HRP. Lane 3: protein from E. coli cells transformed with the plasmid pBS-HATG. Lane 4: standard proteins with molecular weights of 31, 45, 66 and 97 kD. The proteins were stained with Ponceaurot, the standard proteins with marked with a pen and discarded.
Fig. 8: Dunnschichtchromatographische Analyse radioaktiver Produkte eines in vitro Enzymassays, der mit zellfreiem Homogenat aus mit dem Plasmid pGALHAMl transformierten S. cerevisiae-Zellen durchgeführt wurde (Bei¬ spiel 6.). Die organischen Phase wurde auf eine Kieselgel 60 Platte (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroform:Methanol 85:15 entwickelt wurde. Der Rf-Wert des radioaktiven, lipophilen Reaktionspro¬ dukts wurde mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Steryl- glucosid identifiziert wurde.Fig. 8: Dunnschichtchromatographische analysis of radioactive products of an in vitro enzyme assay which was carried out with cell-free homogenate of transformed with the plasmid pGALHAMl S. cerevisiae cells (In ¬ game 6). The organic phase was applied to a silica gel 60 plate (Merck, Darmstadt), which was developed with the eluent chloroform: methanol 85:15. The Rf value of the radioactive, lipophilic Reaktionspro ¬ domestic product was determined using a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified that was identified as steryl glucoside.
Fig. 9: Aus der DNA-Sequenz des S. cerevisiae-Gens L9470.23 abgeleitete Aminosduresequenz im Ein-Buchstaben-Code. Die Aminosäuren mit denen der zweite Abschnitt der Fusionsproteine beginnt, für die die Plasmide der Klonierungen 1 bis 4 kodieren (Beispiel 7.), sind markiert.9: Amino acid sequence derived from the DNA sequence of the S. cerevisiae gene L9470.23 in the one-letter code. The amino acids with which the second section of the fusion proteins begins, for which the plasmids of cloning 1 to 4 code (example 7), are marked.
Fig. 10: Dunnschichtchromatographische Analyse radioaktiver Produkte von in vitro Enzymassays, die mit zellfreien Homogenaten aus transformierten S. cerevisiae-Zellen durchgeführt wurden (siehe Beispiel 7.). Die organischen Phasen wurden auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroform:Methanol 85:15 entwickelt wurden. Die Rf-Werte der radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukte wur¬ den mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte jeweils nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglu- cosid identifiziert wurde. A. Die S. cerevisiae-Zellen wurden mit dem Plas¬ mid der Klonierung 2 transformiert. B. Die S. cerevisiae-Zellen wurden mit dem Plamid der Klonierung 4 (Beispiel 5.) transformiert.10: Thin-layer chromatographic analysis of radioactive products from in vitro enzyme assays, which were carried out with cell-free homogenates from transformed S. cerevisiae cells (see Example 7). The organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which were developed with the eluent chloroform: methanol 85:15. The Rf values determined to the radioactive, lipophilic reaction products WUR ¬ with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product could be detected that was identified as steryl glucoside. A. The S. cerevisiae cells were transformed with the cloning 2 ¬ the Plas mid. B. The S. cerevisiae cells were transformed with the plamide of cloning 4 (Example 5.).
Fig. 11: DNA-Sequenz des DNA-Fragments Aper, das mit der PCR-Methode aus Arabidopsis thalliana isoliert wurde (Beispiel 8.).11: DNA sequence of the DNA fragment Aper, which was isolated from Arabidopsis thalliana using the PCR method (Example 8).
Fig. 12: DNA-Sequenz des DNA-Fragments Kpcr, das mit der PCR-Methode aus Solanum tuberosum wurde (Beispiel 8.).Fig. 12: DNA sequence of the DNA fragment Kpcr, which was from the Solanum tuberosum with the PCR method (Example 8.).
Fig. 13: DNA-Teilsequenz des DNA-Fragments Cpcr, das mit der PCR-Methode aus Candida albicans isoliert wurde (Beispiel 8.).Fig. 13: DNA partial sequence of the DNA fragment Cpcr, which with the PCR method was isolated from Candida albicans (Example 8.).
Fig. 14: A. Aminosäuresequenz ApcrP im Ein-Buchstaben-Code, die aus der DNA-Sequenz des DNA-Fragments Aper abgeleitet wurde. B. Vergleich der Aminosäuresequenz ApcrP mit der Hafersequenz HaSGTP. Der Vergleich wur¬ de mit Hilfe des Programs CLUSTAL (Higgins und Sharp, 1988, Gene 73, 237- 244) durchgeführt. Die * markieren identische Aminosäuren.14: A. Amino acid sequence ApcrP in the one-letter code, which was derived from the DNA sequence of the DNA fragment Aper. B. Comparison of the amino acid sequence ApcrP with the oat sequence HaSGTP. The comparison WUR ¬ de using the program CLUSTAL (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237- 244) was performed. The * mark identical amino acids.
Fig. 15: A. Aminosäuresequenz KpcrP im Ein-Buchstaben-Code, die aus der DNA-Sequenz des DNA-Fragments Kpcr abgeleitet wurde. B. Vergleich der Aminosäuresequenz KpcrP mit der Hafersequenz HaSGTP. Der Vergleich wur¬ de mit Hilfe des Programs CLUSTAL (Higgins und Sharp, 1988, Gene 73, 237- 244) durchgeführt. Die * markieren identische Aminosäuren.15: A. Amino acid sequence KpcrP in the one-letter code, which was derived from the DNA sequence of the DNA fragment Kpcr. B. Comparison of the amino acid sequence KpcrP with the oat sequence HaSGTP. The comparison WUR ¬ de using the program CLUSTAL (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237- 244) was performed. The * mark identical amino acids.
Fig. 16: A. Aminosäuresequenz CpcrP im Ein-Buchstaben-Code, die aus der DNA-Teilsequenz des DNA-Fragments Cpcr abgeleitet wurde. B. Vergleich der Aminosäuresequenze CpcrP mit der Hafersequenz HaSGTP. Der Vergleich wurde mit Hilfe des Programs CLUSTAL (Higgins und Sharp, 1988, Gene 73, 237-244) durchgeführt. Die * markieren identische Aminosäuren.16: A. Amino acid sequence CpcrP in the one-letter code, which was derived from the partial DNA sequence of the DNA fragment Cpcr. B. Comparison of the amino acid sequence CpcrP with the oat sequence HaSGTP. The comparison was carried out using the CLUSTAL program (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244). The * mark identical amino acids.
Fig. 17: DNA-Sequenz des Nukleinsäurefragments AtSGT, das aus einer cDNA-Expressionsgenbank aus Haferkeimlingen isoliert wurde (Beispiel 9.). Sie hat eine Länge von 2353 Basenpaaren (bp) und entält ein offenes Le¬ seraster von Position 1 bis 2023. Start- bzw. Stopcodon finden sich bei den Positionen 113-115 bzw. 2023-2025.17: DNA sequence of the nucleic acid fragment AtSGT, which was isolated from a cDNA expression gene bank from oat seedlings (Example 9). It has a length of 2353 base pairs (bp) and an open entält Le ¬ seraster from position 1 to 2023. start or stop codon found at positions 113-115 and 2023-2025.
Fig. 18: Aminosäuresequenz AtSGTP im Ein-Buchstaben-Code, die aus der DNA-Sequenz des Nukleinsäurefragments AtSGT abgeleitet wurde.18: Amino acid sequence AtSGTP in the one-letter code, which was derived from the DNA sequence of the nucleic acid fragment AtSGT.
Fig. 19: Vergleich der Aminosäuresequenzen HaSGTP und AtSGTP. Der Ver¬ gleich wurde mit Hilfe des Programs CLUSTAL (Higgins und Sharp, 1988, Gene 73, 237-244) durchgeführt. Die * markieren identische Aminosäuren.Fig. 19: Comparison of the amino acid sequences HaSGTP and AtSGTP. The Ver ¬ was immediately performed using the program CLUSTAL (Higgins and Sharp, 1988, Gene 73, 237-244). The * mark identical amino acids.
Fig. 20: Dunnschichtchromatographische Analyse radioaktiver Produkte ei¬ nes in vitro Enzymassays, der mit zellfreiem Homogenat aus mit dem Plas¬ mid pBS-AtSGT transformierten E. coli-Zellen durchgeführt wurde (Beispiel 10.). Die organischen Phase wurde auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darm¬ stadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroforr Methanol 85:15 ent- wickelt wurde. Der Rf-Wert des radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukts wurde mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglucosid identifiziert wurde.Fig. 20: Dunnschichtchromatographische analysis of radioactive products ei ¬ nes in vitro enzyme assays, the E. transformed with cell-free homogenate of the ¬ Plas mid pBS-AtSGT was performed coli cells (Example 10). The organic phase was that corresponds on silica gel 60 plates (Merck, intestinal ¬ city) coated with an eluent Chloroforr methanol 85:15 was wrapped. The Rf value of the radioactive, lipophilic reaction product was determined with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards, which were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified that was identified as sterylglucoside.
Fig. 21: Partielle Aminosäuresequenz der Sequenz HaSGTP im Ein-Buchsta¬ ben-Code.Fig. 21: Partial amino acid sequence of the A HaSGTP Letter B ¬ ben code.
Fig. 22: Partielle Aminosäuresequenz der Sequenz AtSGTP im Ein-Buchsta¬ ben-Code.Fig. 22: Partial amino acid sequence of the A AtSGTP Letter B ¬ ben code.
Fig. 23: Partielle Aminosäuresequenz im Ein-Buchstaben-Code, die aus dem S. cerevisiae-Gen L9470.23 abgeleitet wurde.Fig. 23: Partial amino acid sequence in the one-letter code, which was derived from the S. cerevisiae gene L9470.23.
Die Erfindung wird im folgenden an Beispielen erläutert:The invention is illustrated below using examples:
1. Reinigung der UDP-Glucose: Sterol-Glucosyltransferase, Antiserum, N- terminale Sequenzierung:1. Purification of UDP-glucose: sterol glucosyl transferase, antiserum, N-terminal sequencing:
Die Reinigung des Enzyms, die Produktion eines Antiserums gegen das Pro¬ tein und die Western-Blot Analysen wurde nach bekannten Methoden Warn¬ ecke, D. C. und Heinz, E. (1994) Plant Physiol. 105: 1067-1073 durchgeführt. Anschließend wurde eine Analyse von Teilsequenzen der Aminosäuresequenz des Proteins vorgenommen. Das bis zur Homogenität gereinigte Protein wurde einer SDS-PAGE unterworfen und elektrophoretisch auf eine Polyvi- nylidendifluorid-Membran (Immobilon P, Millipore, Eschborn) übertragen. Das Protein wurde mit Coomassie Brilliant Blue R 250 (Biorad, München) gefärbt und die einer molekularen Masse von 56 kD entsprechende Bande aus der Membran ausgeschnitten. Das Protein wurde anschließend direkt N- terminal sequenziert oder proteolytisch geschnitten, um interne Bruchstüc¬ ke zu erhalten. Das Protein wurde nach Bauw, G.; van den Bulcke, M.; van Damme, J.; Puype, M.; van Montagu, M. und Vandekerckhove, J. (1988) J. Prot. Chem. 7: 194-196 mit Trypsin verdaut und die proteolytischen Bruch¬ stücke mit einer High-Performance-Liquid-Chromatography-Anlage (130A, Applied Biosystems, Weiterstadt) auf einer "reverse phase' Säule getrennt (Vydac C4, 300 Angström Porendurchmesser, 5 μm Partikelgröße). Die Peptide wurden mit einem linearen Gradienten (0-80% B, Lösung A: Wasser mit 0,1 % Trifluoressigsäure, Lösung B: 70 Acetonitril mit 0,09 % Trifluoressigsäure) mit einer Flußrate von 0,2 ml/min eluiert. Das Elutionsmuster der Peptide entsprach dem Muster, das typischerweise einem Trypsin-selbstverdau entspricht. Auch nach mehrfacher Wiederholung des Versuchs konnte kein Peptid aufgrund der Retentionszeit dem gereinigten Protein zugeordnet werden. Daraufhin wurden die meisten Peptide sequenziert. Die Sequenzen entsprachen jedoch alle der Aminosäuresequenz des Trypsins. Diese Versu¬ che zeigten, das das gereinigte sehr hydrophobe Membranprotein dem Try- psinverdau gut widersteht und dass die hydrophoben Peptidbruchstuecke sich offenbar kaum noch von der Membran loesen lassen. Die Versuche wurden jedoch mit einer alternativen Strategie fortgesetzt. Nach erneuten Verdauungsversuchen wurden die eluierten Peptide einer Rechromatogra- phie unterworfen (mit einer Nucleosil C8-Saeule, 120 X 1,6 mm, Gradient wie oben). Dabei stellte sich überraschenderweise heraus, das ein schein¬ bar homogenes Peptid des Trypsinselbstverdaus eine Nebenkomponente ent¬ hielt, dessen Aminosäuresequenz nicht der von Trypsin entsprach. Diese Sequenz lautet im Ein- Buchstaben-Code: MTETTIIQALEMTGQ. Die Proteinse¬ quenzierungen wurden nach der Standard-Edman-Degradation auf einem automatischen Sequenziergerdt (473A, Applied Biosystems, Weiterstadt) durchgeführt.The purification of the enzyme, the production of an antiserum to the Pro ¬ tein and Western blot analysis was corner by known methods warning ¬, DC and Heinz, E. (1994) Plant Physiol. 105: 1067-1073. An analysis of partial sequences of the amino acid sequence of the protein was then carried out. The protein, which had been purified to homogeneity, was subjected to SDS-PAGE and transferred electrophoretically to a polyvinylidene difluoride membrane (Immobilon P, Millipore, Eschborn). The protein was stained with Coomassie Brilliant Blue R 250 (Biorad, Munich) and the band corresponding to a molecular mass of 56 kD was cut out of the membrane. The protein was then sequenced directly N- terminal or proteolytically cut to internal Bruchstüc ¬ ke to obtain. The protein was according to Bauw, G .; van den Bulcke, M .; van Damme, J .; Puype, M .; digested with trypsin 194-196 and the proteolytic breakdown ¬ pieces with a high-performance liquid chromatography system (130A, Applied Biosystems,: Van Montagu, M. and Vandekerckhove, J. (1988) J. Chem Prot. 7. Weiterstadt) separated on a "reverse phase" column (Vydac C4, 300 Angstrom pore diameter, 5 μm particle size). The peptides were eluted with a linear gradient (0-80% B, solution A: water with 0.1% trifluoroacetic acid, solution B: 70 acetonitrile with 0.09% trifluoroacetic acid) at a flow rate of 0.2 ml / min. The elution pattern of the peptides corresponded to the pattern which typically corresponds to a trypsin self-digest. Even after repeating the experiment several times, no peptide could be assigned to the purified protein due to the retention time. Most peptides were then sequenced. However, the sequences all corresponded to the amino acid sequence of the trypsin. This Versu ¬ che showed that the purified very hydrophobic membrane protein the Try-resists psinverdau well and that let the hydrophobic Peptidbruchstuecke apparently hardly solve even from the membrane. However, the trials continued with an alternative strategy. After renewed digestion attempts, the eluted peptides were subjected to rechromatography (using a Nucleosil C8 column, 120 × 1.6 mm, gradient as above). Surprisingly, it turned out that a translucent bar ¬ homogeneous peptide Trypsinselbstverdaus ent a minor component ¬ held, not corresponded to the amino acid sequence of trypsin. In the one-letter code, this sequence is: MTETTIIQALEMTGQ. The Proteinse ¬ quenzierungen were carried out by the standard Edman degradation on an automatic Sequenziergerdt (473A, Applied Biosystems, Weiterstadt).
Es wurden die N-terminale Aminosäuresequenz auf einer Länge von 15 Ami¬ nosäuren bestimmt. Diese lautet im Ein-Buchstaben-Code: DVGGEDGYGDVT- VEE. - Zusätzlich wurde die Sequenz eines Peptidbruchstücks auf einer Länge von 14 Aminosäuren bestimmt. Diese lautet im Ein-Buchstaben-Code: MTETIIQALEMTGQ.Were determined nosäuren the N-terminal amino acid sequence to a length of 15 Ami ¬. In the one-letter code, this is: DVGGEDGYGDVT-VEE. - In addition, the sequence of a peptide fragment was determined over a length of 14 amino acids. In the one-letter code, this is: MTETIIQALEMTGQ.
2. Erstellung einer Hafer cDNA-Bank:2. Creation of an oat cDNA bank:
Es wurde eine cDNA-Expressionsgenbank aus Hafer angelegt, um vollständi¬ ge Klone der Sterol-Glucosyltransferase zu isolieren.A cDNA expression gene bank from oats was created in order to isolate complete clones of the sterol-glucosyltransferase.
Zuerst wurde RNA aus 4 Tage alten und im Dunkeln kultivierten Haferkeim¬ lingen (Avena sativa, Sorte Alfred) isoliert. Dazu wurden die Keimlinge in flüssigem Stickstoff zermörsert. Das Pulver wurde in einen Puffer mit Guanidinisothiocyanat aufgenommen und filtriert. Die RNA wurde durch eine Caesiumchloridlösung in der Ultrazentrifuge sedimentiert. Das Sedi¬ ment wurde in Aqua dest. aufgenommen und die RNA mit 2 Teilen Ethanol und 0,05 Teilen Essigsäure gefällt und sedimentiert. Das Sediment wurde in Aqua dest. aufgenommen. Aus der Hafer RNA wurde mRNA isoliert. Dies wurde mit Dynabeads Oligo (dT) der Firma Dynal GmbH (Hamburg) nach der Gebrauchsanweisung durchgeführt. Mit Hilfe des ZAP-cDNA Synthesis Kit (Firma Stratagene, Heidelberg) wurde aus der isolierten RNA nach Her¬ stellerangaben cDNA synthetisiert und eine cDNA-Bank angelegt.First, RNA was old of 4 days and in the dark cultivated oat germ ¬ lingen (Avena sativa, variety Alfred) isolated. For this purpose, the seedlings were ground in liquid nitrogen. The powder was taken up in a buffer with guanidine isothiocyanate and filtered. The RNA was sedimented by a cesium chloride solution in the ultracentrifuge. The sediment was removed in aqua dest. recorded and the RNA precipitated with 2 parts of ethanol and 0.05 parts of acetic acid and sedimented. The sediment was in Aqua dest. added. MRNA was isolated from the oat RNA. This was done with Dynabeads Oligo (dT) from Dynal GmbH (Hamburg) according to the instructions for use. Using the ZAP-cDNA Synthesis Kit (Stratagene, Heidelberg) cDNA was synthesized from the isolated RNA according to Her ¬ manufacturers specifications synthesized and a cDNA library created.
3. Isolation von partiellen DNA-Sequenzen der Sterol-Glucosyltransferase aus Hafer mit der PCR-Methode.3. Isolation of partial DNA sequences of sterol glucosyltransferase from oats using the PCR method.
Aus den Sequenzen der N-terminalen Aminosaeuresequenzierung (sieheFrom the sequences of the N-terminal amino acid sequencing (see
1.) wurden Oligonukleotidprimer abgeleitet:1.) Oligonucleotide primers were derived:
DW1 = 5'-GGITAYGGIGAYGTNACIGTIGARGA-3' (Vorwaertsprimer)DW1 = 5'-GGITAYGGIGAYGTNACIGTIGARGA-3 '(forward sprayer)
DW2 = 5'-GAYGTIGGIGGIGARGAYGGNTA-3'(Vorwaertsprimer)DW2 = 5'-GAYGTIGGIGGIGARGAYGGNTA-3 '(forward sprayer)
als Reverseprimer dienteserved as a reverse primer
XXS4T = 5'-GATCTAGACTCGAGGTCGACTTTTTTTTTTTTTT-3'XXS4T = 5'-GATCTAGACTCGAGGTCGACTTTTTTTTTTTTTT-3 '
Abkuerzungen: Y = C und T - D = G und A und T - I = Inosin - N = A und G und C und T - R = G und A - K = G und T - S = G und C - H = A und T und C - B = G und T und C - V = G und A u nd C - X = C und I - W = A und T - M = A und CAbbreviations: Y = C and T - D = G and A and T - I = inosine - N = A and G and C and T - R = G and A - K = G and T - S = G and C - H = A and T and C - B = G and T and C - V = G and A and C - X = C and I - W = A and T - M = A and C
Die Polymerase-Kettenreaktion-(PCR)-Methode wurde wie folgt durchgeführt:The polymerase chain reaction (PCR) method was carried out as follows:
Reaktionsmix: 46 μl Aqua dest.; 5 μl Boehringer (Mannheim) lOx PCR-Puffer; je 1 μl 10 mM dATP, dGTP, dCTP, dTDP; je 1 μl 100 μM DW1 (bzw. DW2), XXS4T; 0,25 μl Boehringer Taq-Polymerase; 0,5 μl cDNA a us Haferkeimlingen (siehe 2., Konzentration nicht bestimmt). Reaktionsbedingungen: 94 °C, 3 min; 30x (94 "C, 40 s; 53 °C, 1 min; 72 °C, 3 min); 72 C°, 10 min.Reaction mix: 46 μl aqua dest .; 5 ul Boehringer (Mannheim) 10 x PCR buffer; 1 µl each of 10 mM dATP, dGTP, dCTP, dTDP; 1 μl each 100 μM DW1 (or DW2), XXS4T; 0.25 ul Boehringer Taq polymerase; 0.5 μl cDNA from oat seedlings (see 2., concentration not determined). Reaction conditions: 94 ° C, 3 min; 30x (94 "C, 40 s; 53 ° C, 1 min; 72 ° C, 3 min); 72 C °, 10 min.
Diese PCR-Reaktionen mit einem spezifischen Primer (DW1 bzw. DW2) und einem unspezifischen Primer (XXS4T), der an alle Klone der cDNA-Bank bin¬ det, die ein sogenanntes PolyA-Ende enthalten, blieben erfolglos. Das heisst, es konnte kein DNA-Fragment amplifiziert, kloniert und sequenziert werden, das Sequenzteile enthielt, die den einge¬ setzten Primern entsprachen. Die PCR-Reaktion wurde in zahlreichen Modifikationen durchgeführt (anderes Temperaturprogramm, sogenannte Nested-PCR mit den Primern DWl und DW2), blieb jedoch weiterhin erfolglos.These PCR reactions with specific primers (DW1 and DW2) and a non-specific primer (XXS4T) mounted on all of the clones of the cDNA library am ¬ det, the polyA tail containing a so-called, were unsuccessful. This means that there could no amplified DNA fragment was cloned and sequenced, the sequence portions contained which set the introduced corresponded ¬ primers. The PCR reaction was carried out in numerous modifications (different temperature program, so-called nested PCR with the primers DW1 and DW2), but remained unsuccessful.
Daraufhin wurden Versuche zur Sequenzierung von Peptidbruchstuecken des gereinigten Proteins unternommen (siehe 1), um PCR-Reaktionen mit zwei spezifischen Primern durchführen zu können.As a result, attempts were made to sequence peptide fragments of the purified protein (see FIG. 1) in order to be able to carry out PCR reactions with two specific primers.
Aus den Sequenzen der Peptid-Aminosäuresequenzierung (siehe 1.) wurde folgender Oligonukleotidprimer abgeleitet:The following oligonucleotide primer was derived from the sequences of the peptide amino acid sequencing (see 1.):
Wal = 5'-GCYTGDATDATIGTYTCIGTC-3' (Reverseprimer)Whale = 5'-GCYTGDATDATIGTYTCIGTC-3 '(reverse primer)
Die Polymerase-Kettenreaktion-(PCR)-Methode wurde wie folgt durchgefuehrt:The polymerase chain reaction (PCR) method was carried out as follows:
Reaktionsmix: 46 μl Aqua dest.; 5 μl Boehringer (Mannheim) lOx PCR-Puffer; je 1 μl 10 mM dATP, dGTP, dCTP, dTDP; je 1 μl 100 μM DWl, Wal; 0,25 μl Boehringer Taq-Polymerase; 0,5 μl cDNA aus Haferkeiml ingen (siehe 2., Konzentration nicht bestimmt).Reaction mix: 46 μl aqua dest .; 5 ul Boehringer (Mannheim) 10 x PCR buffer; 1 µl each of 10 mM dATP, dGTP, dCTP, dTDP; 1 μl each 100 μM DWI, whale; 0.25 ul Boehringer Taq polymerase; 0.5 μl cDNA from oat germ (see 2nd, concentration not determined).
Reaktionsbedingungen: 94 °C, 3 min; 30x (94 °C, 40 s; 53 °C, 1 min; 72 °C, 3 min); 72 °C, 10 min.Reaction conditions: 94 ° C, 3 min; 30x (94 ° C, 40 s; 53 ° C, 1 min; 72 ° C, 3 min); 72 ° C, 10 min.
Erst durch den Einsatz des spezifischen Reverseprimer Wal konnte eine erfolgreiche PCR-Reaktion durchgefuehrt werden: Eine Agarosegelelektro- phorese mit 15 μl des Reaktionsansatzens ergab eine DNA-Band e von ca. 800 bp Laenge.A successful PCR reaction could only be carried out using the specific reverse primer whale: agarose gel electrophoresis with 15 μl of the reaction mixture gave a DNA band e of approx. 800 bp length.
Dieses DNA-Stueck wurde mit dem SureClone Ligation Kit (Pharmacia, Freiburg) in einen Plasmidvektor kloniert und vom 5'- und 3' Ende teil¬ sequenziert. Diese Sequenzen (walδe und wal9er) werden in Fig. 1 gezeigt.This piece of DNA was cloned using the Sure Clone ligation kit (Pharmacia, Freiburg) in a plasmid vector and the 5 'and 3' end part ¬ sequenced. These sequences (walδe and wal9er) are shown in Fig. 1.
4. Isolation vollständiger Klone4. Isolation of complete clones
Das klonierte DNA-Stück (siehe 3.) wurde markiert und zum Absuchen einer cDNA-Bank (siehe 2.) verwendet, um vollständige Klone der Sterol-Glucosyl¬ transferase zu isolieren.The cloned piece of DNA (see 3) was labeled and used to screen a cDNA library (see 2) used transferase to complete clones of the sterol glucosyl ¬ isolate.
Das DNA-Stück wurde mit dem PCR DIG Probe Synthesis Kit (Boehringer, Mannheim) nach Herstellerangaben nichtradioaktiv markiert, DIG = ein Di- goxigenin-haltiges System zur Markierung von Nukleinsäuren von Boehringer (Mannheim). Anschließend wurde die markierte Probe zum Absuchen der Hafer cDNA-Bank verwendet. Die Methode ist im Boehringer DIG System User4s Guide for Filter Hybridization (Plaque Hybridization, Colorimetric Detection with NBT and BCIP) beschrieben. Es wurden 250.000 infektionsfä¬ hige Phagenpartikel abgesucht (Hybridisierungstemperatur 69 °C). Es wur¬ den 50 positive Klone gefunden, von denen 13 einem zweiten und dritten Screening unterworfen wurden. Diese 13 positiven Klone wurden von der Phagenform in die Plasmidform überführt (in vivo excision nach Stratagene Protocol ZAP-cDNA-Synthesis Kit, Heidelberg).The DNA piece was labeled with the PCR DIG Probe Synthesis Kit (Boehringer, Mannheim) according to the manufacturer's instructions, non-radioactive, DIG = one di goxigenin-containing system for labeling nucleic acids from Boehringer (Mannheim). The labeled sample was then used to search the oat cDNA library. The method is described in the Boehringer DIG System User4s Guide for Filter Hybridization (Plaque Hybridization, Colorimetric Detection with NBT and BCIP). There were 250,000 infektionsfä ¬ hige phage particles scanned (hybridization temperature 69 ° C). It found WUR ¬ the 50 positive clones, 13 of which a second and third screening were subjected. These 13 positive clones were converted from the phage form into the plasmid form (in vivo excision according to the Stratagene Protocol ZAP-cDNA synthesis kit, Heidelberg).
Ein ca 2300 bp langer Klon (im folgenden HaSGT genannt) wurde vollstän¬ dig und doppelsträngig sequenziert. Diese Sequenz ist in Fig. 2 gezeigt: Die Teilsequenzen (walδe und wal9er) des klonierten PCR-Fragments sind zu über 95% identisch mit dem Klon HaSGT (Fig. 3). Dieser Klon ist 2317 bp lang, und zeigt einen offenen Leserahmen von bp 1 bis bp 1971. Ein Start¬ codon (ATG) für die Translation beginnt am bp 148. Wird der offene Leser¬ ahmen in eine Aminosäuresequenz übersetzt (HaSGTP, Fig. 4), so zeigt die Aminosäuresequenz vollständige Identitäten mit der Aminosäuresequenz des Peptidbruchstücks des gereinigten Proteins und fast vollständige Identitä¬ ten mit der N-terminalen Aminosäuresequenz des gereinigten Proteins (14 Aminosäuren von 15 sind identisch, Fig. 5). Diese Übereinstimmung zeigt klar, daß die klonierte cDNA dem gereinigten Protein entspricht. Der Un¬ terschied bei einer Aminosäure beruht vermutlich auf allelische Differen¬ zen. Da die erste Aminosäure der N-terminalen Aminosäuresequenz des ger¬ einigten Proteins (D) der Aminosäure 133 des offenen Leserahmens von Klon HaSGT entspricht, kann erwartet werden, daß der Klon für ein Prä¬ protein kodiert, das in vivo zu einem reifen Protein geschnitten wird (pu- tatives reifes Protein). Das Plasmid, das den 2317 bp langen Haferklon in dem Vektor pBluescript I SK enthält (zwischen der EcoRI- und der Xhol- Schnittstelle eingefügt), wird im folgenden pBS-HaSGT genannt.An approximately 2300 bp long clone (hereinafter referred HaSGT) completeness, ¬ sequenced dig and double-stranded. This sequence is shown in FIG. 2: The partial sequences (walδe and wal9er) of the cloned PCR fragment are over 95% identical to the clone HaSGT (FIG. 3). This clone is 2317 bp long and shows an open reading frame from bp 1 to bp 1971. A start ¬ codon (ATG) for the translation starts at bp 148. If the open reading ¬ mimic in an amino acid sequence translated (HaSGTP, Fig. 4 ), the amino acid sequence shows complete identity with the amino acid sequence of the peptide fragment of the purified protein and almost complete Identitä ¬ th to the N-terminal amino acid sequence of the purified protein (14 amino acids of 15 are identical, Fig. 5). This agreement clearly shows that the cloned cDNA corresponds to the purified protein. The Un ¬ terschied at an amino acid presumably due to allelic differentiation ¬ zen. Since the first amino acid of the N-terminal amino acid sequence agreed of ger ¬ protein (D) of the amino acid 133 corresponds to the open reading frame of clone HaSGT, it can be expected that the clone for a pre coded ¬ protein, the cut in vivo a mature protein (mature ripe protein). The plasmid which contains the 2317 bp long oat clone in the vector pBluescript I SK (inserted between the EcoRI and the Xhol interface) is called pBS-HaSGT in the following.
5. Funktionale Expression von Teilen des Klons HaSGT in E. coli.5. Functional expression of parts of the clone HaSGT in E. coli.
Um zu beweisen, daß die klonierte DNA-Sequenz (siehe 4.) für eine Sterol- Glucosyltransferase kodiert, wurden Teile des Klons HaSGT funktional in E. coli exprimiert.To prove that the cloned DNA sequence (see 4.) codes for a sterol glucosyltransferase, parts of the clone HaSGT were functionally expressed in E. coli.
-Es wurden zwei Klonierungen in zur Expression geeignete Vektoren durch¬ geführt: a) Diese Klonierung erzeugt ein Plasmid (pBS-HATG), das für ein Fusions¬ protein kodiert, dessen erste Aminosäuren aus dem pBluescript lacZ-Ope- ron und dem Polylinker stammen (normal gedruckt, siehe unten) und dessen folgende Aminosäuren denen nach dem Startmethionin, der in eine Amino¬ säuresequenz übersetzten Nukleotidsequenz des HaSGT, entsprechen (unter¬ strichen, siehe unten).-It were performed two cloning into appropriate vectors for expression by ¬: a) This cloning generated a plasmid (pBS-HATG), which encodes a fusion protein ¬, the first amino acids from the pBluescript lacZ OPE ron and the polylinker derived (normal printed, see below) and the following amino acids which after initiating methionine, the sequence in an amino acid ¬ translated nucleotide sequence of the HaSGT corresponding (under ¬ painted, see below).
Das Plasmid pBS-HaSGT wurde mit den Restriktionsenzymen Eael und Eagl geschnitten und der linearisierte Teil, der die Vectorsequenzen enthält, mit sich selbst zusammenligiert. Das entstehende Plasmid kodiert für ein Fusionsprotein, dessen Anfang wie folgt aussieht: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAADADEPTGG...The plasmid pBS-HaSGT was cut with the restriction enzymes Eael and Eagl and the linearized part, which contains the vector sequences, ligated together with itself. The resulting plasmid codes for a fusion protein, the beginning of which looks like this: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAADADEPTGG ...
b) Diese Klonierung erzeugt ein Plasmid (pBS-HRP), das für ein Fusionspro¬ tein kodiert, dessen erste Aminosäuren aus dem pBluescript lacZ-Operon und dem Polylinker stammen (normal gedruckt, siehe unten) und dessen zweiter Teil dem putativen reifen Protein aus Hafer entspricht (unterstri¬ chen, siehe unten).b) This cloning generated a plasmid (pBS-HRP), which encodes a Fusionspro ¬ tein, the first amino acids from the pBluescript lacZ operon and the polylinker derived (normal printed, see below) and the second part of the putative mature protein from oats equivalent (unterstri ¬ chen, see below).
Für diese Klonierung wird ein PCR-Versuch durchgeführt, bei dem DNA desA PCR test is carried out for this cloning, in which the DNA of the
Plasmids pBS-HaSGT als Matrix-DNA eingesetzt wurde. Es wurden folgendePlasmid pBS-HaSGT was used as the matrix DNA. The following were
Primer verwendet:Primer used:
DW 15 = GATGAGGAAATTCACTAGTTGDW 15 = GATGAGGAAATTCACTAGTTG
DW 20 = GATGGATCCACTTGATGTTGGAGGDW 20 = GATGGATCCACTTGATGTTGGAGG
Ein PCR-Fragment von ca. 500 bp Länge wurde über ein Agarosegel gerei¬ nigt, mit den Restriktionsenzymen BamHI und Ndel geschnitten und noch¬ mals über ein Gel gereinigt, aus dem ein Fragment von ca. 450 bp Länge isoliert wurde.A PCR fragment of approximately 500 bp in length was nigt gerei ¬ on an agarose gel, cut with the restriction enzymes BamHI and NdeI and still ¬ again gel purified, from which a fragment was isolated from approximately 450 bp in length.
Das Plasmid pBS-HaSGT wurde mit den Restriktionsenzymen BamHI und Ndel geschnitten und ein Fragment von ca. 4300 bp Länge aus einem Agarosegel eluiert. Dieses Fragment wurde mit dem geschnittenen PCR-Fragment li- giert und zur Transformation von E. coli eingesetzt. Aus den transformier¬ ten Zellen wurde Plasmid-DNA isoliert und teilweise sequenziert. Die Plas- mid-DNA kodiert für das folgende Fusionsprotein: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAALELVDLDVGGEDGY...The plasmid pBS-HaSGT was cut with the restriction enzymes BamHI and Ndel and a fragment of approximately 4300 bp in length was eluted from an agarose gel. This fragment was ligated with the cut PCR fragment and used to transform E. coli. From the transformier ¬ th cells plasmid DNA was isolated and partially sequenced. The plasmid DNA codes for the following fusion protein: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAALELVDLDVGGEDGY ...
Bei den mit den Plasmiden pBS-HATG und pBS-HRP transformierten E. coli- Zellen wurde überprüft, ob das entsprechende Fusionsprotein exprimiert wurde, indem ein in vitro Enzy nassay zum Nachweis von Sterol-Glucosyl- transferase-Aktivität mit Zellhomogenaten durchgeführt wurde.In the E. coli cells transformed with the plasmids pBS-HATG and pBS-HRP, it was checked whether the corresponding fusion protein was expressed by an in vitro enzyme assay for the detection of sterol-glucosyl transferase activity was carried out with cell homogenates.
Die Zellen von 2 ml Übernachtkultur (2 ml LB-Ampicillin, 37 °C, 14 h) wur¬ den sedimentiert und in 1 ml Lysispuffer aufgenommen (50 mM Tris/HCl pH 8,0; 15 % Glycerol; 5 mM DTT; 1 mg/ml Lysozym (aus Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 μM Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0,1 % Triton X100. Nach 5minütiger Inkubation bei 20 °C wurden die Suspensionen auf Eis gestellt und die Zellen durch 3x 3 Sekunden Behandlung mit dem Ultraschallstab aufgebrochen.The cells of 2 ml overnight culture (2 ml LB-ampicillin, 37 ° C, 14 h) WUR ¬ sedimented and resuspended in 1 ml lysis buffer (50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT; 1 mg / ml lysozyme (from Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 μM Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0.1% Triton X100 After 5 minutes incubation at 20 ° C, the suspensions were placed on ice and the cells were treated by 3x 3 seconds treatment broken up with the ultrasonic wand.
Die Reaktionslösung des in vitro Enzymassays hatte ein Volumen von 60 μl und war wie folgt zusammengesetzt (17.1.1996):The reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 60 μl and was composed as follows (1/17/1996):
100 mM Tris/HCl pH 8,0 (bei 30 °C); 1 mM DTT; 0,2 % Triton X100; 1 mM Cho¬ lesterol, 5 μl E. coli-Homogenat (1-2 mg Protein/ml), 100.000 dpm UDP-[U- 14C]-Glucose (144 μM).100 mM Tris / HCl pH 8.0 (at 30 ° C); 1mM DTT; 0.2% Triton X100; 1 mM Cho ¬ lesterol, 5 ul E. coli homogenate (1-2 mg protein / ml), 100,000 dpm UDP- [U- 14 C] glucose (144 uM).
Die Reaktion wurde nach 20 min (bei 30 °C) durch Mischen mit 0,5 ml Wasser und 1,6 ml Ethylacetat gestoppt. Nach der Phasentrennung durch kurze Zentrifugation wurde die obere organische Phase entnommen und die darin enthaltene Radioaktivität mit einem Scintillationszähler bestimmt: E. coli Homogenat mit pBS-HaATG: 620 desintegrations per minute (radio¬ aktive Zerfälle pro Minute) (dpm) E. coli Homogenat mit pBS-HRP: 3100 dpm E. coli Homogenat, untransformiert: 0 dpmThe reaction was stopped after 20 min (at 30 ° C) by mixing with 0.5 ml of water and 1.6 ml of ethyl acetate. After phase separation by brief centrifugation, the upper organic phase was removed and the radioactivity contained therein determined with a scintillation counter: E. coli homogenate with pBS-HaATG: 620 disintegration per minute (radio ¬ active disintegrations per minute) (dpm) E. coli homogenate with pBS-HRP: 3100 dpm E. coli homogenate, untransformed: 0 dpm
Von länger inkubierten Parallelproben wurde die in der organischen Phase vorhandene Radioaktivität einer dünnschichtchromatographischen Analyse unterzogen:The radioactivity present in the organic phase of incubated parallel samples was subjected to thin-layer chromatography analysis:
Die organischen Phasen wurden auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroform:Methanol 85:15 entwickelt wurden. Die Rf-Werte der radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukte wur¬ den mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte jeweils nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglu- cosid identifiziert wurde (siehe Fig. 6). Damit konnte nachgewiesen werden, daß die transformierten E. coli Zellen ein Protein exprimieren, das Sterol- Glucosyltransferase-Aktivität zeigt. Nichttransformierte Kontroll-Zellen zeigen keine Sterol-Glucosyltransferae-Aktivität.The organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which were developed with the eluent chloroform: methanol 85:15. The Rf values determined to the radioactive, lipophilic reaction products WUR ¬ with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product could be detected that was identified as steryl glucoside (see FIG. 6). It was thus possible to demonstrate that the transformed E. coli cells express a protein which shows sterol-glucosyltransferase activity. Non-transformed control cells show no sterol-glucosyltransferae activity.
Die Expression der pflanzlichen Peptidsequenzen wurde außerdem durch Western-Blot-Analysen nachgewiesen:Expression of the plant peptide sequences was also determined by Western blot analyzes demonstrated:
Je 40 μg Protein der E. coli Homogenate wurde mit 8 % Trichloressigsäure gefällt und anschließend einer SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (10%) unterworfen (mit Biorad Mini Protean II Apparat, München). Die Proteine wurden durch Elektroblotting auf eine Nitrozellulosemembran übertragen und eine Immunofärbung durchgeführt (Anti-Sterol-Glucosyltransferase An- tiserum 1:1000, Färbung mit Wasserstoffperoxid und 4-Chlor-naphthol). Die Western-Blot-Membran ist in Fig. 7 abgebildet. Bei E. coli mit pBS-HRP ist eine Bande von ca. 59 kD deutlich angefärbt. Bei E. coli mit pBS-HaATG ist eine 74 kD Bande die am intensivsten gefärbte. Bei diesen Proteinen han¬ delt es sich um die auf den Plasmiden kodierten Proteine.40 μg protein of the E. coli homogenates was precipitated with 8% trichloroacetic acid and then subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (10%) (with Biorad Mini Protean II apparatus, Munich). The proteins were electroblotted onto a nitrocellulose membrane and immunostained (anti-sterol-glucosyltransferase antiserum 1: 1000, staining with hydrogen peroxide and 4-chloro-naphthol). The Western blot membrane is shown in Fig. 7. In E. coli with pBS-HRP, a band of approx. 59 kD is clearly stained. In E. coli with pBS-HaATG, a 74 kD band is the most intensely colored. These proteins han ¬ it delt by the encoded proteins on the plasmids.
6. Funktionale Expression eines Teils des Klons HaSGT in S. cerevisiae.6. Functional expression of part of the clone HaSGT in S. cerevisiae.
Dazu wurde ein Vektor hergestellt, der zur Expression der pflanzlichen cDNA in Saccharomyces cerevisiae geeignet ist.For this purpose, a vector was produced which is suitable for the expression of the plant cDNA in Saccharomyces cerevisiae.
- Amplifikation des CYC1 Terminators Zaret, J. K. und Sherman, F. (1982) Cell 28: 563-573 mit der PCR-Methode unter der Verwendung der Primer 5'-GATATCTAGAGGCCGCAAATTAAAGCCTTC-3' und- Amplification of the CYC1 terminator Zaret, J.K. and Sherman, F. (1982) Cell 28: 563-573 with the PCR method using the primers 5'-GATATCTAGAGGCCGCAAATTAAAGCCTTC-3 'and
5'-CCCGGGATCCGAGGGCCGCATCATGTAATT-3' und Klonierung in den Vektor pRS316 Sikorski, R. S. und Hieter, P. (1989) Genetics 122: 19-27. Das resultierende Plasmid wurde pRS316t genannt. -Klonierung des GAL1 Promotors (0,5 kb Spel/Xbal Fragment) aus dem pYES Vektor (Invitrogen) in den Vektor Bluescript KS (Stratagen, Heidelberg). Aus der Klonierung resultierte pGALl.5'-CCCGGGATCCGAGGGCCGCATCATGTAATT-3 'and cloning into the vector pRS316 Sikorski, R. S. and Hieter, P. (1989) Genetics 122: 19-27. The resulting plasmid was named pRS316t. Cloning of the GAL1 promoter (0.5 kb Spel / Xbal fragment) from the pYES vector (Invitrogen) into the vector Bluescript KS (Stratagen, Heidelberg). PGALl resulted from the cloning.
-Klonierung des GAL1 Promotors (0,5 kb Xbal/PvuII Fragment) aus pGALl in den Vektor Bluescript KS (HincII/Xbal). Das resultierende Plasmid wurde pGAL2 genannt.Cloning of the GAL1 promoter (0.5 kb Xbal / PvuII fragment) from pGALl into the vector Bluescript KS (HincII / Xbal). The resulting plasmid was called pGAL2.
-Klonierung des Fragments über Xhol/Sacl in den pYES2.0 Vektor (Invitro¬ gen, Leek, Holland). Daraus resultierte pGAL3. -Klonierung des Fragments aus dem pGAL3 über Kpnl/Xhol in den pRS316t.Cloning of the fragment via Xhol / Sacl in the pYES2.0 vector (Invitro ¬ gen, Leek, Holland). This resulted in pGAL3. Cloning of the fragment from the pGAL3 via Kpnl / Xhol in the pRS316t.
Daraus entstand der Single copy Hefeexpressionsvektor pGAL4 mit folgen¬ den Eigenschaften: Single copy Plasmid, URA-Marker, GAL1 Promotor, CYC1 Terminator, MCS.From the single copy yeast pGAL4 originated with follow ¬ Features: Single copy plasmid, URA marker, GAL1 promoter, CYC1 terminator MCS.
Ein Teil des Haferklons HaSGT wurde mit Sall/Kpnl aus dem Plasmid pBS- HaSGT ausgeschnitten und in den pSP72 Vector (Promega, Heidelberg, Sall/Kpnl) kloniert. Das Sall/Kpnl-Fragment des resultierenden Plasmids pSPHAMl umfasst den entsprechenden Anteil des HaSGT und wurde in den Vektor pGAL4 (XhoI/BamHI) kloniert. Das resultierende Plasmid wurde pGALHAMl und zur Transformation der Saccharomyces cerevisiae Stamm UTL-7A (MATa, ura3-52, trpl, leu2-3/112) eingesetzt.Part of the oat clone HaSGT was extracted from plasmid pBS- with Sall / Kpnl HaSGT cut out and cloned into the pSP72 Vector (Promega, Heidelberg, Sall / Kpnl). The SalI / Kpnl fragment of the resulting plasmid pSPHAMl comprises the corresponding portion of the HaSGT and was cloned into the vector pGAL4 (XhoI / BamHI). The resulting plasmid was used pGALHAMl and to transform the Saccharomyces cerevisiae strain UTL-7A (MATa, ura3-52, trpl, leu2-3 / 112).
Um die Sterol-Glucosyltransferase-Aktivität der exprimierten pflanzlichen Sequenz nachzuweisen wurde ein in vitro Enzymassay mit zellfreiem Homo¬ genat der Hefezellen durchgeführt. Die Hefezellen wurden auf folgendem Medium angezogen (72 h bei 29 °C aerob geschüttelt):The sterol-glucosyltransferase activity was an in vitro enzyme assay performed with cell-free homo ¬ Genat of the yeast cells to detect the expressed plant sequence. The yeast cells were grown on the following medium (aerobically shaken for 72 h at 29 ° C):
6,7 g/1 Difco Yeast Nitrogen Base without Amino Acids; 10 mg/1 Tryptophan; 60 mg/1 Leucin; 1 % Galactose.6.7 g / 1 Difco Yeast Nitrogen Base without Amino Acids; 10 mg / 1 tryptophan; 60 mg / 1 leucine; 1% galactose.
Die Zellen einer 30 ml Kultur werden sedimentiert und in 1 ml Lysis-Puffer aufgenommen:The cells of a 30 ml culture are sedimented and taken up in 1 ml of lysis buffer:
50 M Tris/HCl pH 7,5; 15 % Glycerol; 0,1 % Triton X100; 200 μM Pefabloc (Merck, Darmstadt); 1 mM DTT; 0,5 mg/ml Lyticase (Sigma, Deisenhofen). Nach einer Inkubation von 25 min bei 20 °C wurden die Zellen durch Ultraschall¬ stab-Behandlung (3x 10 s) aufgebrochen.50 M Tris / HCl pH 7.5; 15% glycerol; 0.1% Triton X100; 200 µM Pefabloc (Merck, Darmstadt); 1mM DTT; 0.5 mg / ml Lyticase (Sigma, Deisenhofen). After an incubation of 25 min at 20 ° C., the cells were broken up by ultrasound treatment ( 3 × 10 s).
Die Reaktionslösung des in vitro Enzymassays hatte ein Volumen von 150 μl und war wie folgt zusammengesetzt (10.3.1996):The reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 150 μl and was composed as follows (March 10, 1996):
100 mM Tris/HCl pH 8;0 (bei 30 °C); 1 mM DTT; 0,2 % Triton X100; 1 mM Cho¬ lesterol, 20 μl Hefe-Homogenat, 350.000 dpm UDP-[U-14C]-Glucose (4,2 μM). Die Reaktion wurde nach 45 min (bei 30 °C) durch Mischen mit 0,5 ml Wasser und 1,6 ml Ethylacetat gestoppt. Nach der Phasentrennung durch kurze Zentrifugation wurde die obere organische Phase entnommen und die darin enthaltene Radioaktivität mit einem Scintillationszähler bestimmt: Hefehomogenat mit pGAL4: 0 dpm Hefehomogenat mit pGALHAMl: 13000 dpm100 mM Tris / HCl pH 8.0 (at 30 ° C); 1mM DTT; 0.2% Triton X100; 1 mM Cho ¬ lesterol, 20 ul yeast homogenate, 350,000 dpm UDP- [U- 14 C] glucose (4.2 uM). The reaction was stopped after 45 min (at 30 ° C) by mixing with 0.5 ml of water and 1.6 ml of ethyl acetate. After phase separation by brief centrifugation, the upper organic phase was removed and the radioactivity contained therein was determined with a scintillation counter: yeast homogenate with pGAL4: 0 dpm yeast homogenate with pGALHAMl: 13000 dpm
Von Parallelproben wurde die in der organischen Phase vorhandene Radio¬ aktivität einer dünnschichtchromatographischen Analyse unterzogen: Die organischen Phasen wurden auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroform:Methanol 85:15 entwickelt wurden. Die Rf-Werte der radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukte wur¬ den mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte jeweils nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglu- cosid identifiziert wurde (siehe Fig. 8). Damit konnte nachgewiesen werden, daß die transformierten Hefe-Zellen ein Protein exprimieren, das Sterol- Glucosyltransferase-Aktivität zeigt. Kontroll-Zellen zeigen keine Sterol- Glucosyltransferae-Aktivität.The radioactivity present in the organic phase was subjected to thin-layer chromatography analysis from parallel samples : the organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which were developed with the eluent chloroform: methanol 85:15. The Rf values determined to the radioactive, lipophilic reaction products WUR ¬ with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product could be identified that was cosid was identified (see Fig. 8). It could thus be demonstrated that the transformed yeast cells express a protein which shows sterol-glucosyltransferase activity. Control cells show no sterol-glucosyltransferae activity.
7. Funktionale Expression von genomischen DNA-Sequenzen aus Saccharomy- ces cerevisiae in E.coli.7. Functional expression of genomic DNA sequences from Saccharomyces cerevisiae in E. coli.
Die aus der von uns klonierten Hafersequenz abgeleitete Aminosäurese¬ quenz zeigte auffällige Ähnlichkeiten mit der abgeleiteten Aminosäuresequenz eines genomischen DNA-Stück aus S. cerevisiae (siehe Fig. 9) Dabei handelt es sich um das Chromosom XII Cosmid 9470 (Genbank Nr. gb U17246). Die Ähnlichkeit bezog sich auf den 34-Bereich, des in reverser Richtung offenen Leserahmens von bp 32961-36557 (Gen L9470.23). Für dieses putative Gen war bislang keine Funktion bekannt.The deduced from the cloned by us oats sequence Aminosäurese acid sequence showed striking similarities with the deduced amino acid sequence of a genomic piece of DNA from S. cerevisiae (see Fig. 9) This is the chromosome XII cosmid 9470 (Genbank no. GB U17246) . The similarity related to the 34 area of the reverse reading frame of bp 32961-36557 (gene L9470.23). No function was previously known for this putative gene.
Teile dieses offenen Leserahmens wurden von uns in E. coli funktional exprimiert:Parts of this open reading frame were functionally expressed by us in E. coli:
Dazu wurde durch Schneiden mit den Enzymen Ndel und Spei aus einer Cosmid 9470-DNA-Präparation ein 6359 bp großes Fragment isoliert (Cosmid bp 31384-37744). Diese Sequenz einhielt den gewünschten Leserahmen und konnte durch Klonierung in den Vektor pBluescript II KS (mit EcoRV ge¬ schnitten) für weitere Subklonierungen genutzt werden. Dieses Plasmid wurde pBS-HSC genannt. Es wurden vier Subklonierungen durchgeführt, die zur Expression verschieden langer Teile des offenen Leserahmens führen sollten. Diese Klonierungen sind unten tabellarisch aufgeführt:For this purpose, a 6359 bp fragment was isolated from a Cosmid 9470 DNA preparation by cutting with the enzymes Ndel and Spei (Cosmid bp 31384-37744). This sequence einhielt the desired reading frame and was constructed by cloning into the vector pBluescript II KS (with EcoRV ge ¬ cut) are used for further subcloning. This plasmid was called pBS-HSC. Four subclonings were carried out which should lead to the expression of parts of the open reading frame of different lengths. These clonings are tabulated below:
Klonierung 2 3 4Cloning 2 3 4
Schneiden von pBS-HSC mit Eco47III PstI EcoRI Sspl Smal BamHICutting pBS-HSC with Eco47III PstI EcoRI Sspl Smal BamHI
Circa Länge des isolierten Fragments in bp 3900 5000 3δ00 2500 Expressionsvektor pUC19 pUCδ pBSIIKS pUC19 Schneiden des Expressionsvektors mit Smal PstI EcoRI SmalApprox. Length of the isolated fragment in bp 3900 5000 3δ00 2500 expression vector pUC19 pUCδ pBSIIKS pUC19 Cutting the expression vector with Smal PstI EcoRI Smal
BamHIBamHI
Alle diese Klonierungen führen zu Plasmiden, die für Fusionsproteine ko dieren, die im ersten Abschnitt aus dem lacZ Operon und Teilen der Poly- linker der Vektoren abgeleitet sind und im zweiten Abschnitt aus Polypep- tiden bestehen, die Teilen des Gens L9470.23 entsprechen. Abbildung 9 zeigt die abgeleitete Proteinsequenz des offenen Leserahmens (Gen L9470.23). In dieser Abbildung sind die Aminosäuren markiert, mit denen der zweite Ab¬ schnitt der Fusionsproteine der verschiedenen Klone beginnt. Die Plasmide der Klonierungen 1-4 wurden zur Transformation von E. coli eingesetzt. Zu unserer Überraschung konnten wir zellfreien Homogenaten dieser Zellen mit einem in vitro Enzymassay Sterol-Glucosyltransferase- Aktivität nachweisen. Dazu wurden die Zellen von 15 ml Übernachtkultur (15 ml LB-Ampicillin, 37 °C, 14 h) sedimentiert und in 1,5 ml Lysispuffer aufgenommen (50 mM Tris/HCl pH 8,0; 15 % Glycerol; 5 mM DTT; 1 mg/ml Ly- sozym (aus Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 μM Pefabloc (Merck, Darm¬ stadt). Nach 5minütiger Inkubation bei 20 °C wurden die Suspension auf Eis gestellt und die Zellen durch 3x 3 Sekunden Behandlung mit dem Ultra¬ schallstab aufgebrochen.All of these clonings lead to plasmids which code for fusion proteins which, in the first section, consist of the lacZ operon and parts of the poly- the left of the vectors are derived and in the second section consist of polypeptides that correspond to parts of the gene L9470.23. Figure 9 shows the derived protein sequence of the open reading frame (gene L9470.23). In this figure, the amino acids are selected, with which the second from ¬ cut the fusion proteins of different clones begins. The plasmids of cloning 1-4 were used to transform E. coli. To our surprise, we were able to detect cell-free homogenates of these cells with an in vitro enzyme assay for sterol-glucosyltransferase activity. For this purpose, the cells were sedimented from 15 ml overnight culture (15 ml LB ampicillin, 37 ° C., 14 h) and taken up in 1.5 ml lysis buffer (50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT; 1 mg / ml Lysozyme (from egg, Boehringer, Mannheim). 200 uM Pefabloc (Merck, intestinal ¬ city) After a 5 minute incubation at 20 ° C, the suspension was placed on ice and the cells by 3x 3 seconds of treatment with the Ultra ¬ sound rod broken.
Die Reaktionslösung des in vitro Enzymassays hatte ein Volumen von 100 μl und war wie folgt zusammengesetzt (22.5.1996):The reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 100 μl and was composed as follows (May 22, 1996):
50 mM Tris/HCl pH 8,0 (bei 30 °C); 1 mM DTT; 1 mM MgCl ^ 10 μl 2 mM Ergo¬ sterol in Ethanol; 45 μl E. coli-Homogenat; 150.000 dpm UDP-[U-14C]-Glucose (2,2 μM).50 mM Tris / HCl pH 8.0 (at 30 ° C); 1mM DTT; 1 mM MgCl ^ 10 ul 2 mM Ergo ¬ sterol in ethanol; 45 ul E. coli homogenate; 150,000 dpm UDP- [U- 14 C] glucose (2.2 µM).
Die Reaktion wurde nach 45 min (bei 30 °C) durch Mischen mit 0,5 ml Wasser und 1,6 ml Ethylacetat gestoppt. Nach der Phasentrennung durch kurze Zentrifugation wurde die obere organische Phase entnommen und die darin enthaltene Radioaktivität mit einem Scintillationszähler bestimmt:The reaction was stopped after 45 min (at 30 ° C) by mixing with 0.5 ml of water and 1.6 ml of ethyl acetate. After phase separation by brief centrifugation, the upper organic phase was removed and the radioactivity contained therein was determined using a scintillation counter:
E. coli Homogenat mit Klonl 7500 dpm E. coli Homogenat mit Klon2 10700 dpm E. coli Homogenat mit Klon3 35000 dpm E. coli Homogenat mit Klon4 32700 dpmE. coli homogenate with clone 7500 dpm E. coli homogenate with clone 2 10700 dpm E. coli homogenate with clone 3 35000 dpm E. coli homogenate with clone 4 32700 dpm
E. coli Homogenat, untransformiert: 2000 dpmE. coli homogenate, untransformed: 2000 dpm
Von Parallelproben von Klon 2 und 4 wurde die in der organischen Phase vorhandene Radioaktivität einer dünnschichtchro atographischen Analyse unterzogen:The radioactivity present in the organic phase of parallel samples from clones 2 and 4 was subjected to a thin-layer chromatographic analysis:
Die organischen Phasen wurden auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel Chloroform:Methanol 85:15 entwickelt wurden. Die Rf-Werte der radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukte wur¬ den mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte jeweils nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglu- cosid identifiziert wurde (siehe Fig. 10). Damit konnten wir zu unserer Überraschung nachweisen, daß die transformierten E. coli Zellen ein Prote¬ in exprimieren, das Sterol-Glucosyltransferase-Aktivität zeigt. Die organi¬ schen Phasen von Assay mit nichttransformierten Kontroll-Zellen enthalten zwar auch etwas Radioaktivität; dies ist jedoch kein markiertes Sterylglu- cosid. Die von dem Gen 9470.23 abgeleitete Aminosäuresequenz wird im Fol¬ genden ScSGTP genannt (siehe Fig. 9).The organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which were developed with the eluent chloroform: methanol 85:15. The Rf values determined to the radioactive, lipophilic reaction products WUR ¬ with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product was identified in each case that was identified as steryl glucoside (see FIG. 10). This allowed us to demonstrate to our surprise that the transformed E. coli cells Prote ¬ in expressing the sterol glucosyltransferase activity shows. Although the organi ¬ rule phases of assay with untransformed control cells also contain some radioactivity; however, this is not a labeled steryl glucoside. The deduced amino acid sequence of the gene 9470.23 is mentioned in Fol ¬ constricting ScSGTP (see Fig. 9).
8. PCR~Versuche mit Arabidopsis, Candida und Kartoffel.8. PCR ~ experiments with Arabidopsis, Candida and potato.
Aus ähnlichen Aminosäuresequenzbereichen zwischen HaSGTP (siehe 4.) und ScSGTP (siehe 7.) konnten Oligonukleotidprimer abgleitet werden, die für PCR-Versuche eingesetzt wurden: DW3 = GSIWCIVSIGGIGAYGTHYWICC WA3 = GTIGTICCISHICCISCRTGRTG WA6 = GTISKIGTCCAIGGCATIGTRAAOligonucleotide primers which were used for PCR experiments could be derived from similar amino acid sequence regions between HaSGTP (see 4.) and ScSGTP (see 7.): DW3 = GSIWCIVSIGGIGAYGTHYWICC WA3 = GTIGTICCISHICCISCRTGRTG WA6 = GTISKIGTCCAIGGCATIG
Abkürzungen siehe 4.Abbreviations see 4.
Die Polymerase-Chain-Reaction-Methode wurde wie folgt durchgeführt:The polymerase chain reaction method was carried out as follows:
Reaktionsmix: 40 μl Aqua dest.; 5 μl Boehringer (Mannheim) lOx PCR-Puffer; je 1 μl 10 M dATP, dGTP, dCTP, dTDP; je 1 μl 100 μM Oligonukleotidprimer,Reaction mix: 40 μl distilled water; 5 ul Boehringer (Mannheim) 10 x PCR buffer; 1 µl each of 10 M dATP, dGTP, dCTP, dTDP; 1 μl each 100 μM oligonucleotide primer,
0,25 μl Boehringer Taq-Polymerase; 0,5 μl Matrix-DNA.0.25 ul Boehringer Taq polymerase; 0.5 µl matrix DNA.
Reaktionsbedingungen: 94 °C, 3 min; 30x (94 °C, 45 s; 53 °C, 1 min; 72 °C, 2 min); 72°, 10 min. a.) Primer DW3 und Wa6, als Matrix-DNA wurde cDNA verwendet, die ausReaction conditions: 94 ° C, 3 min; 30x (94 ° C, 45 s; 53 ° C, 1 min; 72 ° C, 2 min); 72 °, 10 min. a.) Primers DW3 and Wa6, cDNA was used as the matrix DNA
Arabidopsis mRNA synthetisiert wurde. b.) Primer DW3 und Wa6, als Matrix-DNA wurde ein Phagengemisch einerArabidopsis mRNA was synthesized. b.) Primers DW3 and Wa6, a phage mixture of a
Lamda-ZAP-cDNA-Bank (Stratagene, Heidelberg) von Kartoffel mit ca. 10Lamda ZAP cDNA bank (Stratagene, Heidelberg) of potato with approx. 10
Plaque-bildenden-Einheiten pro ml verwendet. c.) Primer DW3 und Wa3, als Matrix-DNA wurde genomische DNA aus Candida albicans (ca. 50 ng/μl) verwendet.Plaque-forming units used per ml. c.) Primers DW3 and Wa3, genomic DNA from Candida albicans (approx. 50 ng / μl) was used as the matrix DNA.
Ergebnis: Eine Agarosegelelektrophorese mit 15 μl der Reaktionsansätze ergab DNA-Banden von ca. 340 bp Länge (Arabidopsis, Kartoffel) und ca. 940 bp Länge (Candida albicans). Diese DNA-Stücke wurden mit dem pGEM-T Vector System (Promega, Heidel- berg) in einen Plasmidvektor kloniert und teilweise oder vollständig se¬ quenziert. Diese Sequenzen werden in Fig. 11-13 gezeigt (Arabidopsis = Aper; Kartoffel = Kpcr; Candida = Cpcr). Die aus diesen Sequenzen abgelei¬ teten Aminosäuresequenzen (ApcrP, KpcrP und CpcrP) wurden mit den Ami¬ nosäuresequenzen des Haferklons HaSGTP bzw. des Hefegens L9470.23 (Sc¬ SGTP) verglichen (siehe Fig. 14-16): Zu unserer Überraschung istResult: Agarose gel electrophoresis with 15 μl of the reaction batches gave DNA bands of approximately 340 bp in length (Arabidopsis, potato) and approximately 940 bp in length (Candida albicans). These DNA pieces were analyzed using the pGEM-T Vector System (Promega, Heidel- berg) cloned into a plasmid vector and sequenced partially or completely se ¬. These sequences are shown in Figures 11-13 (Arabidopsis = Aper; Potato = Kpcr; Candida = Cpcr). The abgelei ¬ ended amino acid sequences from these sequences (ApcrP, KpcrP and CpcrP) were acid sequences with Ami ¬ of the oat HaSGTP or the yeast gene L9470.23 (Sc ¬ SGTP) compared (see Figure 14-16.) It is to our surprise
-die Kartoffelsequenz KpcrP zu 86 % identisch mit dem entsprechenden Teil der Hafersequenz HaSGTP,the potato sequence KpcrP is 86% identical to the corresponding part of the oat sequence HaSGTP,
-die Arabidopsissequenz ApcrP zu 90 % identisch mit dem entsprechenden Teil der Hafersequenz HaSGTP und- The Arabidopsis sequence ApcrP is 90% identical to the corresponding part of the HaSGTP and oat sequence
-die Candidasequenz CpcrP zu 64 % identisch mit dem entsprechenden Teil der S. cerevisiae-Sequenz ScSGTP.the candidate sequence CpcrP is 64% identical to the corresponding part of the S. cerevisiae sequence ScSGTP.
9. Isolation vollständiger Klone aus Arabidopsis9. Isolation of complete Arabidopsis clones
Der Arabidopsis-PCR-Klon Aper wurde mit einer Methode wie unter 4. be¬ schrieben zur Isolation von vollständigen Klonen aus einer Arabidopsis- Lamda-Zap-cDNA-Bank (erhalten vom Stock Center des MPI für Züchtungs¬ forschung, Köln) genutzt. Es konnte ein ca. 2300 bp langer Klon (im Folgen¬ den AtSGT genannt) vollständig und doppelsträngig sequenziert werden (Fig. 17). Dieser Klon ist 2353 bp lang, und zeigt einen offenen Leserahmen von bp 1 bis bp 2023. Ein Startcodon (ATG) für die Translation beginnt am bp 113. Wird der offene Leserahmen in eine Aminosäuresequenz übersetzt (AtSGTP, Fig. 18), so zeigt die Aminosäuresequenz große Ähnlichkeiten mit der Hafersequenz HaSGTP (siehe Fig. 19).The Arabidopsis PCR clone Aper was using a method as described in the fourth ¬ be issued for the isolation of complete clones from a lambda Zap Arabidopsis cDNA library (obtained from the Stock Center of the Max Planck Institute for breeding research ¬, Cologne) used. It was a 2300 bp long clone (the consequences ¬ AtSGT called) completely sequenced and double-stranded (Fig. 17). This clone is 2353 bp long and shows an open reading frame from bp 1 to bp 2023. A start codon (ATG) for translation begins at bp 113. If the open reading frame is translated into an amino acid sequence (AtSGTP, FIG. 18), it shows the amino acid sequence is very similar to the oat sequence HaSGTP (see Fig. 19).
10. Funktionale Expression des Klons AtSGT in E. coli.10. Functional expression of the clone AtSGT in E. coli.
Um zu beweisen, daß der Klon AtSGT für eine Sterol-Glucosyltransferase kodiert, wurde er in E. coli exprimiert. Die Klonierung erzeugte ein Plas¬ mid (pBS-AtSGT), das für ein Fusionsprotein kodiert, dessen erste Amino¬ säuren aus dem pBluescript lacZ-Operon und dem Polylinker stammen (nor¬ mal gedruckt, siehe unten) und dessen folgende Aminosäuren denen des offenen Leserahmens des Klons AtSGT entsprechen (unterstrichen, siehe unten).To prove that the clone AtSGT codes for a sterol glucosyltransferase, it was expressed in E. coli. The cloning produced an Plas ¬ mid (pBS-AtSGT) encoding for a fusion protein whose first amino ¬ acids from the pBluescript lacZ operon and the polylinker derived (nor ¬ printed times, see below) and the following amino acids to those of the open Correspond to the reading frame of the clone AtSGT (underlined, see below).
Der Anfang des Fusionsprotein sieht wie folgt aus: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAAALELVDPPGCRNSEFGTPLILSFTFWD.„. Bei den mit dem Plasmid pBS-AtSGT transformierten E. coli-Zellen wurde überprüft, ob das entsprechende Fusionsprotein exprimiert wurde, indem ein in vitro Enzymassay zum Nachweis von Sterol-Glucosyltransferase-Akti- vität mit Zellhomogenaten durchgeführt wurde.The beginning of the fusion protein looks like this: MTMITPSSELTLTKGNKSWSSTAVAAALELVDPPGCRNSEFGTPLILSFTFWD. ". In the E. coli cells transformed with the plasmid pBS-AtSGT, it was checked whether the corresponding fusion protein was expressed by carrying out an in vitro enzyme assay for the detection of sterol-glucosyltransferase activity with cell homogenates.
Die Zellen von 1,5 ml Übernachtkultur (1,5 ml LB-Ampicillin, 37 °C, 14 h) wurden sedimentiert und in 1 ml Lysispuffer aufgenommen (50 mM Tris/HCl pH 8,0; 15 % Glycerol; 5 mM DTT; 1 mg/ml Lysozym (aus Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 μM Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0,1 % Triton X100. Nach δminütiger Inkubation bei 20 °C wurden die Suspension auf Eis gestellt und die Zellen durch 3x 3 Sekunden Behandlung mit dem Ultraschallstab aufgebrochen.The cells from 1.5 ml overnight culture (1.5 ml LB-ampicillin, 37 ° C., 14 h) were sedimented and taken up in 1 ml lysis buffer (50 mM Tris / HCl pH 8.0; 15% glycerol; 5 mM DTT ; 1 mg / ml lysozyme (from Hühnerei, Boehringer, Mannheim); 200 μM Pefabloc (Merck, Darmstadt); 0.1% Triton X100. After δminute incubation at 20 ° C the suspension was placed on ice and the cells were passed through 3x 3 Seconds of treatment with the ultrasound wand.
Die Reaktionslösung des in vitro Enzymassays hatte ein Volumen von 50 μl und war wie folgt zusammengesetzt (11.3.1996):The reaction solution of the in vitro enzyme assay had a volume of 50 μl and was composed as follows (11.3.1996):
100 M Tris/HCl pH 8,0 (bei 30 °C); 1 mM DTT; 0,2 % Triton X100; 1 mM Cho¬ lesterol; 7,5 μl E. coli-Homogenat, 100.000 dpm UDP-[U-14C]-Glucose (2,8 μM). Die Reaktion wurde nach 20 min (bei 30 °C) durch Mischen mit 0,5 ml Wasser und 1,6 ml Ethylacetat gestoppt. Nach der Phasentrennung durch kurze Zentrifugation wurde die obere organische Phase entnommen und die darin enthaltene Radioaktivität mit einem Scintillationszähler bestimmt: E. coli Homogenat mit pBS-AtSGT: 1300 dpm100 M Tris / HCl pH 8.0 (at 30 ° C); 1mM DTT; 0.2% Triton X100; 1 mM Cho ¬ lesterol; 7.5 ul E. coli homogenate, 100,000 dpm UDP- [U- 14 C] glucose (2.8 uM). The reaction was stopped after 20 min (at 30 ° C) by mixing with 0.5 ml of water and 1.6 ml of ethyl acetate. After phase separation by brief centrifugation, the upper organic phase was removed and the radioactivity contained therein was determined using a scintillation counter: E. coli homogenate with pBS-AtSGT: 1300 dpm
E. coli Homogenat, untransformiert: 100 dpm (Blindwert)E. coli homogenate, untransformed: 100 dpm (blank value)
Von länger inkubierten Parallelproben wurde die in der organischen Phase vorhandene Radioaktivität einer dünnschichtchromatographischen Analyse unterzogen:The radioactivity present in the organic phase of incubated parallel samples was subjected to thin-layer chromatography analysis:
Die organischen Phasen wurden auf Kieselgel 60 Platten (Merck, Darmstadt) aufgetragen, die mit dem Laufmittel ChloroforπuMethanol 85:15 entwickelt wurden. Die Rf-Werte der radioaktiven, lipophilen Reaktionsprodukte wur¬ den mit einem Berthold-TLC-Analyser bestimmt und mit authentischen Standards verglichen, die mit α-Naphthol-Schwefelsäure detektiert wurden. Es konnte jeweils nur ein Produkt nachgewiesen werden, das als Sterylglu- cosid identifiziert wurde (siehe Fig. 20). Damit konnte nachgewiesen wer¬ den, daß die transformierten E. coli Zellen ein Protein expri ieren, das Sterol-Glucosyltransferase-Aktivität zeigt. Nichttransformierte Kontroll- Zellen zeigen keine Sterol-Glucosyltransferae-Aktivität. Alle molekularbiologischen Arbeitsschritte, die in den Beispielen nicht im Detail beschrieben sind, wurden falls nicht anders angegeben nach Arbeitsvorschriften aus Sambroock, J.; Fritsch, E.F. und Maniatis, T. (1989): Molecular cloning. A Laboratory Manual. Zweite Ausgabe. Cold Spring Har- bor Laboratory Press, Cold Spring Habor, durchgeführt.The organic phases were applied to silica gel 60 plates (Merck, Darmstadt), which were developed with the eluent ChloroforπuMethanol 85:15. The Rf values determined to the radioactive, lipophilic reaction products WUR ¬ with a Berthold TLC analyzer and compared with authentic standards that were detected with α-naphthol-sulfuric acid. Only one product could be detected that was identified as steryl glucoside (see Fig. 20). This enabled proved who the that the transformed E. coli cells ming a protein expri, shows the sterol glucosyltransferase activity ¬. Non-transformed control cells show no sterol-glucosyltransferae activity. All molecular biological work steps, which are not described in detail in the examples, were, unless otherwise stated, according to work instructions from Sambroock, J .; Fritsch, EF and Maniatis, T. (1989): Molecular cloning. A Laboratory Manual. Second edition. Cold Spring Laboratory Press, Cold Spring Laboratory.
Definitionen:Definitions:
-Als STEROLE werden hier Substanzen bezeichnet, die über folgende Strukturmerkmale verfügen: Sie bestehen aus einem 5α-Cholestan-3-ß-ol- oder 5α- Cholestan-3-α-ol-Grundgerüst. Dieses Grundgerüst kann an der Seitenkette und/oder durch verschiedene Doppelbindungen in den Ringsystemen modifiziert sein.-Stereols are substances that have the following structural features: They consist of a 5α-cholestan-3-ß-ol or 5α-cholestan-3-α-ol backbone. This basic structure can be modified on the side chain and / or by various double bonds in the ring systems.
-STEROLE IM ENGEREN SINN sind Cholesterol, Ergosterol, ß-Sitosterol, Stigmasterol.-STEROLS IN THE NARROW SENSE are cholesterol, ergosterol, ß-sitosterol, stigmasterol.
-STERYLGLYCOSIDE sind Sterole oder Sterole im engeren Sinn, die über das Sauerstoffatom am C3-Atom mit einem Zuckermolekül oder verknüpft sind. Diese Zucker können z.B. Glucose, Galactose, Mannose, Xylose, Arab- inose, andere Zucker oder Zuckerderivate in furanosidischer oder pyrano- sidischer Form und in α- oder ß-Verknüpfung sein. Verbindungen, die Glu- curonsäure enthalten, sind aus dieser Definition ausgeschlossen.-STERYLGLYCOSIDES are sterols or sterols in the narrower sense, which are linked to a sugar molecule or to the C3 atom via the oxygen atom. These sugars can e.g. Glucose, galactose, mannose, xylose, arabinose, other sugars or sugar derivatives in furanosidic or pyridosidic form and in an α or β linkage. Compounds containing glucuronic acid are excluded from this definition.
-FOLGEPRODUKTE VON STERYLGLYCOSIDEN sind zum einen Sekundärproduk¬ te, die in Organismen oder in in vitro-Systemen enzymatisch aus Sterylgly- cosiden synthetisiert werden können (z.B. Steryldiglycoside, -triglycoside, -oligoglycoside oder acylierte Sterylglycoside). Zum anderen sind dies Sub¬ stanzen, die mit Methoden der organischen Chemie aus Sterylglycosiden dargestellt werden können.-FOLGEPRODUKTE sterylglycosides are te to a secondary production ¬, which can be synthesized cosiden in organisms, or in in vitro systems enzymatically from Sterylgly- (eg Steryldiglycoside, -triglycoside, oligoglycosides or acylated steryl glycosides). On the other hand, these are punch Sub ¬, which can be represented by methods of organic chemistry from sterylglycosides.
-STEROL-GLYCOSYLTRANSFERASEN sind Enzyme, die ein Zuckermolekül, besonders aus aktivierten Zuckern oder aktivierten Zuckerderivaten, speziell aus Zuckernukleotiden oder Zuckerderivatnukleotiden auf die 0H- Gruppe am C3-Atom von Sterolen oder Sterolen im eigenen Sinn übertragen. Die Übertragung von Glucuronsäure ist aus dieser Definition ausgeschlos¬ sen. -STEROL-GLUCOSYLTRANSFERASEN sind Enzyme, die ein Glucosemolekül, besonders aus aktivierter Glucose, speziell aus Uridindiphosphat auf die OH-Gruppe am C3-Atom von Sterolen oder Sterolen im eigenen Sinn über¬ tragen.-STEROL-GLYCOSYL TRANSFERASES are enzymes that transfer a sugar molecule, especially from activated sugars or activated sugar derivatives, especially from sugar nucleotides or sugar derivative nucleotides, to the 0H group on the C3 atom of sterols or sterols in their own sense. The transfer of glucuronic acid sen from this definition out Schlos ¬. STEROL glucosyltransferases are enzymes that carry a glucose molecule, particularly of activated glucose, especially from uridine diphosphate to the OH group on the C3 atom of sterols or sterols in their own sense about ¬.
-STEROL-GLYCOSYLTRANSFERASEN IM ENGEREN SINN sind Enzyme, die ein Zuckermolekül, besonders aus aktivierten Zuckern oder aktivierten Zuckerderivaten, speziell aus Zuckernukleotiden oder Zuckerderivatnukleoti- den auf die OH-Gruppe am C3-Atom von Sterolen im engeren Sinn übertra¬ gen. Die Übertragung von Glucuronsäure ist aus dieser Definition ausgeschlossen.STEROL glycosyltransferases in the narrower sense are enzymes, the gene is a sugar molecule, especially from activated sugars or activated sugar derivatives, especially from sugar nucleotides or Zuckerderivatnukleoti- to the OH group on the C3 atom of sterols in the narrower sense übertra ¬. The transfer of Glucuronic acid is excluded from this definition.
-STEROL-GLUCOSYLTRANSFERASEN IM ENGEREN SINN sind Enzyme, die ein Glucosemolekül, besonders aus aktivierter Glucose, speziell aus Uridindi¬ phosphat auf die OH-Gruppe am C3-Atom von Sterolen im engeren Sinn übertragen.STEROL glucosyltransferases in the narrower sense are enzymes that phosphate is a glucose molecule, particularly of activated glucose, especially from Uridindi ¬ on the OH group on the C3 atom of sterols in the narrower sense transmitted.
-ZUCKER sind in diesem Sinn Hexosen oder Pentosen in furanosidischer oder pyranosidischer Form.In this sense, SUGAR are hexoses or pentoses in furanosidic or pyranosidic form.
-ZUCKERDERIVATE sind Zucker, die durch Oxidation oder Reduktion oder durch Zufügung oder Entfernung funktionaler Gruppen in ihrer Struktur modifiziert sind. Als Beispiel seien hier N-Ace'tylglucosamin und Desoxyri¬ bose genannt.SUGAR DERIVATIVES are sugars which have been modified in their structure by oxidation or reduction or by the addition or removal of functional groups. As an example may be mentioned here N-Ace 'tylglucosamin and Desoxyri ¬ bose.
-ZUCKERNUKLEOTIDE in dem hier verwendeten Sinn, sind Substanzen, bei denen eine der organischen Basen Thymin, Adenin, Guanin, Uracil oder Cy- tosin mit einer Ribose bzw. Desoxyribose verknüpft ist und dieser Zucker wiederum über zwei Phosphorsäurereste mit einem weiteren Zuckermolekül verknüpft ist.SUGAR NUCLEOTIDES in the sense used here are substances in which one of the organic bases thymine, adenine, guanine, uracil or cytosine is linked to a ribose or deoxyribose and this sugar is in turn linked to another sugar molecule via two phosphoric acid residues.
-PFLANZENTEILE sind Teile einer Pflanze wie z.B. Blätter, Wurzeln, Samen oder Früchte.-PLANT PARTS are parts of a plant such as Leaves, roots, seeds or fruits.
-VEKTOREN sind Nukleinsäurefragmente, die unter bestimmten Bedingungen zur Vervielfältigung befähigt sind und für den Einbau von fremden Nu- kleinsäurefrag enten zum Zweck der Vermehrung dieses Fragments oder der Expression dieses Fragments (beispielsweise zur Herstellung eines Pro- teins) benutzt werden. Typische Beispiele sind Plasmide und Phagen.-VECTORS are nucleic acid fragments that are capable of replication under certain conditions and for the incorporation of foreign nucleic acid fragments for the purpose of multiplying this fragment or the expression of this fragment (for example for the production of a pro- teins) can be used. Typical examples are plasmids and phages.
CHIMÄRES GEN ist ein Nukleinsäurefragment, das aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist und in dieser Form natürlicherweise nicht vorkommt. Es umfaßt eine für eine für ein Polypeptid kodierende Sequenz und geeig¬ nete Steuersequenzen, die die Expression ermöglichen. Die kodierende Se¬ quenz kann dabei hinsichtlich der Steuersequenzen in "sense"- oder "anti- sense"-Orientierung vorliegen.CHIMARY GENE is a nucleic acid fragment that is composed of different parts and does not naturally occur in this form. It comprises a numeral for a sequence encoding a polypeptide sequence and geeig ¬ control sequences that allow expression. The coding Se acid sequence may in this case the control sequences with respect to "sense" - or be "anti-sense" orientation.
-ISOLIEREN ist die Gewinnung bestimmter Dinge aus einem Gemisch ver¬ schiedener Dinge. Die Dinge können dabei Substanzen (z.B. Proteine, Nu¬ kleinsäurefragmente, mRNA, DNA, cDNA, cDNA-Klone, Gene), Zellteile (z.B. Membranen), Zellen (z.B. Bakterienzellen, Pflanzenzellen, Protoplasten), Zel- linien oder Organismen und deren Nachkommen sein.Spread the insulation is to obtain certain things from a mixture ver ¬ VARIOUS things. Things can thereby substances (eg proteins, Nu ¬ small acid fragments, mRNA, DNA, cDNA, cDNA clones, genes) lines, cell components (eg membranes), cells (eg, bacterial cells, plant cells, protoplasts), Zel- or organisms and their descendants his.
Literaturverzeichnisbibliography
1. Bauw, G.; van den Bulcke, M.; van Damme, J.; Puype, M.; van Montagu, M. und Vandekerckhove, J. (19δ8) J. Prot. Chem. 7: 194-1961. Bauw, G .; van den Bulcke, M .; van Damme, J .; Puype, M .; van Montagu, M. and Vandekerckhove, J. (19δ8) J. Prot. Chem. 7: 194-196
2. King, M. L.; Ling, H. C; Wang, CT. und Su, M. (1979) J. Nat. Prod. 42: 701 ff.2. King, M. L .; Ling, H. C; Wang, CT. and Su, M. (1979) J. Nat. Prod. 42: 701 ff.
3. Miles, D. H.; Stagg, D. D. und Parish, E.J. (1979) J. Nat. Prod. 42: 700 ff3. Miles, D. H .; Stagg, D. D. and Parish, E.J. (1979) J. Nat. Prod. 42: 700 ff
4. Normura, T.; Watanabe, M.; Inoue, K. und Ohata, K. (1978) Japan J. Phar- macol. 28, Suppl. HOP4. Normura, T .; Watanabe, M .; Inoue, K. and Ohata, K. (1978) Japan J. Pharacol. 28, Suppl. HOP
5. Okuyama, E. und Yamazaki, M. (1983) Yakugaku Zasshi 103: 43 ff.5. Okuyama, E. and Yamazaki, M. (1983) Yakugaku Zasshi 103: 43 ff.
6. Seki, J.; Okita, A.; Watanabe, M.; Nakagawa, T.; Honda, K.; Tatewaki, N. und Sugiyama, M. (1985) J. Pharm. Sei. 74: 1259-12646. Seki, J .; Okita, A .; Watanabe, M .; Nakagawa, T .; Honda, K .; Tatewaki, N. and Sugiyama, M. (1985) J. Pharm. Sei. 74: 1259-1264
7. Sikorski, R. S. und Hieter, P. (1989) Genetics 122: 19-277. Sikorski, R. S. and Hieter, P. (1989) Genetics 122: 19-27
8. Warnecke, D. C und Heinz, E. (1994) Plant Physiol. 105: 1067-10738. Warnecke, D.C and Heinz, E. (1994) Plant Physiol. 105: 1067-1073
9. Zaret, J. K. und Sherman, F. (1982) Cell 28: 563-5739. Zaret, J.K. and Sherman, F. (1982) Cell 28: 563-573
10. Sambroock, J.; Fritsch, E.F. und Maniatis, T. (1989): Molecular cloning. A Laboratory Manual. Zweite Ausgabe. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor. 10. Sambroock, J .; Fritsch, E.F. and Maniatis, T. (1989) Molecular cloning. A Laboratory Manual. Second edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Habor.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt, das mindestens einen Teil einer Sterol-Glycosyltransferase oder Sterol-Glyco¬ syltransferase im engeren Sinn kodierenden Sequenz enthält.Contains 1. An isolated DNA fragment or recombinant DNA construct, the syltransferase least part of a sterol or sterol glycosyltransferase Glyco ¬ in the narrower sense coding sequence.
2. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt gemäß Anspruch 1, das mindestens einen Teil einer Sterol-Glucosyltransferase oder eine Sterol-Glucosyltransferase im engeren Sinn kodierenden Sequenz enthält.2. An isolated DNA fragment or recombinant DNA construct according to claim 1, which contains at least part of a sterol-glucosyltransferase or a sterol-glucosyltransferase coding sequence in the narrower sense.
3. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt gemäß Anspruch 1 oder 2, das mindestens eine enzymatisch aktive Sterol-Glyco¬ syltransferase oder Sterol-Glycosyltransferase im engeren Sinn, insbeson¬ dere Sterol-Glucosyltransferase oder Sterol-Glucosyltransferase im engeren Sinn, kodiert, wobei das kodierte Protein nach Expression direkt oder nach Prozessierung oder Modifikation in vivo oder in vitro unter geeigne¬ ten Bedingungen enzymatisch wirksam ist.3. An isolated DNA fragment or recombinant DNA construct in the narrower sense, encoded according to claim 1 or 2, the at least syltransferase an enzymatically active sterol or sterol ¬ Glyco-glycosyltransferase in the narrower sense, insbeson ¬ particular sterol glycosyl or sterol glycosyl , wherein the encoded protein after expression is enzymatically active, directly or after processing or modification in vivo or in vitro under th geeigne ¬ conditions.
4. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, wobei die Nukleinsäure aus a) Pflanzen oder b) Pflanzen, Pilzen und Bakterien oder c) Eukaryonten oder d) vielzelligen Eukaryonten oder e) Pilzen oder f) Bakterien isolierbar ist.4. Isolated DNA fragment or recombinant DNA construct according to one or more of claims 1-3, wherein the nucleic acid from a) plants or b) plants, fungi and bacteria or c) eukaryotes or d) multicellular eukaryotes or e) fungi or f) bacteria can be isolated.
5. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt ge a einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, das die folgenden Eigenschaften aufweist: a) die abgeleitete Aminosäuresequenz umfaat mindestens 14 aufein¬ anderfolgende Aminosäuren, die mit den aus Fig. 4 oder 18 aufgeführten Sequenzen identisch sind, und b) die abgeleitete Aminosäuresequenz umfaßt die Aminosäurese¬ quenz HHGG.5. Isolated DNA fragment or recombinant DNA construct ge a one or more of claims 1-4, which has the following properties comprising: a) exists for the use deduced amino acid sequence at least 14 aufein ¬ other amino acids that are identical with those listed in Figure 4 or 18 sequences, and b) the deduced amino acid sequence comprises the Aminosäurese acid sequence LHA..
6. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, das aus Pflanzen isolierbar ist und dessen abgeleitete Aminosäuresequenz die Aminosäuresequenz HHGGxxxxxxxxxxxxPxxxxxxxxxQ, wobei x beliebige Aminosäuren darstellt, umfaßt.6. Isolated DNA fragment or recombinant DNA construct according to one or more of claims 1-4, which can be isolated from plants and whose derived amino acid sequence comprises the amino acid sequence HHGGxxxxxxxxxxxxPxxxxxxxxxQ, where x represents any amino acids.
7. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, das a) aus Pflanzen isolierbar ist, b) eine Länge von mindestens 400 bp aufweist, und c) dessen abgeleitete Aminosäuresequenz mindestens 8 aufeinander¬ folgende Aminosäuren umfaßt, die mit den aus Fig. 4 oder lδ aufgeführten Sequenzen identisch sind.7. Isolated DNA fragment or recombinant DNA construct according to one or more of claims 1-4, which a) can be isolated from plants, b) has a length of at least 400 bp, and c) whose derived amino acid sequence is at least 8 consecutive ¬ Includes amino acids that are identical to the sequences shown in Fig. 4 or lδ.
δ. Isoliertes DNA-Fragment oder rekombinantes DNA-Konstrukt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dessen abgeleitete Aminosäurese¬ quenz a) über eine Länge von mindestens 350 Aminosäuren mindestens zu 75%, insbesondere zu 90%, speziell zu 100%, identisch zu den Sequenzen in Fig. 21 oder 22 ist, b) über eine Länge von mindestens 150 Aminosäuren mindestens zu 70 % identisch mit der Sequenz in Fig. 16 ist, oder c) über eine Länge von 100 Aminosäuren mindestens zu 93 % iden¬ tisch mit der Sequenz in Fig. 15 ist.δ. An isolated DNA fragment or recombinant DNA construct according to one or more of claims 1-4, which derived Aminosäurese acid sequence a) over a length of at least 350 amino acids, at least 75%, in particular 90%, especially 100%, identical to the sequences in Fig. 21 or 22) b over a length of at least 150 amino acids, at least 70% identical to the sequence in Fig. 16, or c) over a length of 100 amino acids, at least 93% identical ¬ table with of the sequence in Fig. 15.
9. Protein das aus einer der in Fig. 1-3 oder 11-22 gezeigten Nuklein¬ säuresequenzen abgeleitetet ist.9. protein is the abgeleitetet acid sequences from any of the nucleic ¬ in Fig. 1-3 or 11-22 shown.
10. Plasmide, Viren oder andere Vektoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie Nukleinsäuren entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1-δ enthalten. 10. Plasmids, viruses or other vectors, characterized in that they contain nucleic acids according to one or more of claims 1-δ.
11. Genomische Klone, dadurch gekennzeichnet, daß sie Gene oder Teile von Genen enthalten, die für eine Sequenz oder Teile davon entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1-δ kodieren.11. Genomic clones, characterized in that they contain genes or parts of genes which code for a sequence or parts thereof according to one or more of claims 1-δ.
12. Chimäres Gen, das in der Lage ist, in einer transformierten Zelle den Gehalt an Sterol-Glycosyltransferase oder Sterol-Glycosyltransferase im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferase oder Sterol-Glucosyltransferase im engeren Sinn, zu verändern.12. Chimeric gene which is able to change the content of sterol glycosyltransferase or sterol glycosyltransferase in the narrow sense, in particular sterol glucosyltransferase or sterol glucosyltransferase in the narrow sense, in a transformed cell.
13. Chimäres Gen gemäß Anspruch 12, das ein Nukleinsäurefragment umfaat, dessen abgeleitete Aminosäuresequenz mindestens zu 60 % der Sequenz in Fig. 23 oder Teilen davon entspricht und das in wirksamer Form mit geeigneten Steuersequenzen verknüpft ist.13. A chimeric gene according to claim 12, which comprises a nucleic acid fragment, the deduced amino acid sequence of which corresponds at least to 60% of the sequence in FIG. 23 or parts thereof and which is linked in an effective form to suitable control sequences.
14. Chimäres Gen gemäß Anspruch 12, das ein in einem oder mehreren der Ansprüche 1-8 definiertes DNA-Fragment umfaat.14. Chimeric gene according to claim 12, which comprises a DNA fragment defined in one or more of claims 1-8.
15. Chimäres Gen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 12-14, da¬ durch gekennzeichnet, daß es in der Lage ist in einer transformierten Zel¬ le a) die Synthese von Sterylglycosiden oder biosynthetischen Folge¬ produkten, wie acylierte Sterylglycoside oder Steryloligoglycoside, auszu¬ lösen b) den Gehalt an Sterylglycosiden oder Folgeprodukten zu verän¬ dern, oder c) neue Sterylglycoside oder Folgeprodukte hervorzubringen.15. A chimeric gene products of one or more of claims 12-14, since ¬ characterized by that it is capable in a transformed cell h ¬ le a) the synthesis of sterol glycosides or biosynthetic sequence ¬ such as acylated steryl glycosides or Steryloligoglycoside, for For ) ¬ b solve the content of sterol glycosides or secondary products to countries changed ¬, or produce c) new sterylglycosides or derived products.
16. Chimäres Gen gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Lage ist in einer transformierten Zelle die Synthese von Sterylglycosi¬ den auszulösen, den Gehalt an Sterylglycosiden zu verändern oder neue Sterylglycoside hervorzubringen.16. A chimeric gene according to claim 15, characterized in that it is initiating the synthesis of Sterylglycosi ¬ in a transformed cell is capable of changing the content of sterol glycosides or produce new sterylglycosides.
17. Chimäres Gen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 12-16, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Konstruktion in "sense" und/oder "antisen- se"-Orientierung vorliegt.17. Chimeric gene according to one or more of claims 12-16, since ¬ characterized in that the construction is in "sense" and / or "antise- sic" orientation.
18. Transfo ierte Zellen, transformierte Mikroorganismen, Pflanzen oder Pflanzenteile, die ein chimäres Gen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 12-18 enthalten.18. Transf ied cells, transformed microorganisms, plants or Plant parts containing a chimeric gene according to one or more of claims 12-18.
19. Transfomierte Zellen, transformierte Mikroorganismen, Pflanzen oder Pflanzenteile gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sterol- Glycosyltransferasen oder Sterol-Glycosyltransferasen im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferasen oder Sterol-Glucosyltransferasen im engeren Sinn enthalten, die in diesen natürlicherweise nicht oder in anderer Form oder in anderer Konzentration vorkommen.19. Transformed cells, transformed microorganisms, plants or parts of plants according to claim 18, characterized in that they contain sterol-glycosyltransferases or sterol-glycosyltransferases in the narrower sense, in particular sterol-glucosyltransferases or sterol-glucosyltransferases in the narrower sense, which do not naturally or in these occur in a different form or in a different concentration.
20. Transfomierte Zellen, transformierte Mikroorganismen, Pflanzen oder Pflanzenteile gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sterol- Glycosyltransferase-Aktivitäten oder Sterol-Glycosyltransferase-Aktivitäten im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferase-Aktivitäten oder Sterol-Glucosyltransferase-Aktivitäten im engeren Sinn, zeigen, die in die¬ sen natürlicherweise nicht oder in anderer Höhe oder in anderer Spezifitat vorkommen.20. Transformed cells, transformed microorganisms, plants or parts of plants according to claim 18, characterized in that they have sterol-glycosyltransferase activities or sterol-glycosyltransferase activities in the narrower sense, in particular sterol-glucosyltransferase activities or sterol-glucosyltransferase activities in the narrower sense , show that naturally do not occur in these or at a different level or with a different specificity.
21. Transfomierte Zellen, transformierte Mikroorganismen, Pflanzen oder Pflanzenteile gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steryl- Glycoside oder Folgeprodukte enthalten, die in diesen natürlicherweise nicht oder in anderer Menge oder in anderer Form, insbesondere mit ande¬ ren Sterol oder Zuckerkomponente oder anderer Verknüpfung, vorkommen.21. Transfomierte cells, transformed microorganisms, plants or plant parts according to claim 18, characterized in that they contain steryl glycosides or derivatives that are naturally ren in these non-or in any other quantity or in any other form, in particular having resistors ¬ sterol or sugar component or other link, occur.
22. Pflanzen oder Pflanzenteile gemäß einem oder mehreren der Ansprü¬ che 18-21, dadurch gekennzeichnet, daß sie toleranter oder resistenter ge¬ genüber einem oder mehreren der schädlichen Umwelteinflüsse22 plants or plant parts according to one or more of the Ansprü ¬ che 18-21, characterized in that it tolerant or resistant ge ¬ genüber one or more of the harmful environmental effects
- Trockenheit,- dryness,
- hohe Salzkonzentration im Substrat,- high salt concentration in the substrate,
- Kälte oder Frost,- cold or frost,
- Pilzbefall sind als nichttransformierte Kontrollpflanzen.- Fungus infestation is a non-transformed control plant.
23. Pflanzen oder Pflanzenteile gemäß Anspruch 22, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sie toleranter oder resistenter gegenüber Kälte oder Frost sind als nichttransformierte Kontrollpflanzen.23. Plants or plant parts according to claim 22, characterized characterized ¬ marked in that they are more tolerant or resistant to cold or freezing as a non-transformed control plants.
24. Transfomierte Mikroorganismen gemäß einem oder mehrerer der An- Sprüche 18-22, insbesondere Bakterien oder Hefen, dadurch gekennzeichnet, daß sie resistenter oder toleranter gegenüber einem oder mehreren der Umwelteinflüsse24. Transformed microorganisms according to one or more of the Proverbs 18-22, especially bacteria or yeasts, characterized in that they are more resistant or tolerant to one or more of the environmental influences
- hohe Salz- oder Ethanolkonzentration im Medium,- high salt or ethanol concentration in the medium,
- Kälte oder Frost,- cold or frost,
- hohe Temperaturen sind als nichttransformierte Mikroorganismen.- High temperatures are as non-transformed microorganisms.
25. Verfahren zum Herstellen von Sterylglycosiden oder Folgeprodukten umfassend das Kultivieren von transfomierten Zellen, transfomierte Mikroorganismen, Pflanzen oder Pflanzenteilen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 18-24.25. A method for producing sterylglycosides or secondary products comprising culturing transformed cells, transformed microorganisms, plants or parts of plants according to one or more of claims 18-24.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, da Homogeni- sate oder Extrakte der transfomierten Zellen, transformierten Mikroorga¬ nismen, Pflanzen oder Pflanzenteile in vitro kultiviert werden.26. The method according to claim 25, characterized in that homogenization sate or extracts of the transfomierten cells, micro Orga ¬ transformed mechanisms, plants or parts of plants are cultivated in vitro.
27. Sterylglycoside oder Folgeprodukte erhältlich durch das Verfahren gemäß Anspruch 25 oder 26.27. Sterylglycosides or secondary products obtainable by the process according to claim 25 or 26.
28. DNA-Fragment, erhältlich nach einem der folgenden Verfahren oder Teilen davon: a) Verwenden von einer der in Fig. 1-3 oder 11-13 oder 17 gezeig¬ ten Nukleinsäuresequenzen als Hybridisierungsprobe; b) Verwenden der in Fig. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 oder 22 gezeigten Aminosäuresequenzen zur Synthese von Peptiden oder Proteinen, die zur Gewinnung von Antiseren dienen; oder c)i) Vergleichen der in Fig. 1-3, 11-13 oder 17 gezeigten Nukleotid- sequenzen oder der daraus abgeleiteten, in Fig. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 oder 22 gezeigten Aminosäuresequenzen untereinander oder mit bereits bekann¬ ten Nukleotidsequenzen oder daraus abgeleiteten Aminosäuresequenzen, ii) Ableiten und Synthetisieren von geeigneten spezifischen Oligo- nukleotiden aus ähnlichen Bereichen dieser Sequenzen, und iii)Benutzen dieser Oligonukleotide, um mit Hilfe eines sequenzab¬ hängigen Protokolls, insbesondere der PCR-Methode, Nukleinsäuren herzu¬ stellen, die für Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Glycosyltransfera¬ sen im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferasen oder Sterol- Glucosyltransferasen im engeren Sinn oder Teilen davon kodieren. 28. DNA fragment, obtainable by one of the following or parts thereof: a.) Use of one of the gezeig ¬ th nucleic acid sequences as a hybridization probe in Figures 1-3 or 11-13 or 17; b) using the amino acid sequences shown in FIGS. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 or 22 for the synthesis of peptides or proteins which serve to obtain antisera; or c) i) comparing the nucleotide sequences shown in FIGS. 1-3, 11-13 or 17 or the amino acid sequences shown in FIGS. 4, 5, 14-16, 18, 19, 21 or 22 with each other or with already known ¬ th nucleotide sequences or derived therefrom, amino acid sequences, ii) deriving and synthesizing appropriate specific oligo nucleotides from similar regions of these sequences, and iii) using these oligonucleotides to using a sequenzab ¬ dependent protocol, in particular the PCR method, nucleic acids near, ¬ ask for sterol glycosyl or sterol Glycosyltransfera ¬ sen in the narrow sense, especially sterol glycosyl or sterol glucosyl in the narrow sense or parts encode it.
29. Chimäres Gen, das ein DNA-Fragment gemäß Anspruch 28 enthält und das in der Lage ist, in einer transformierten Zelle den Gehalt an Sterol- Glycosyltransferase oder Sterol-Glycosyltransferase im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferase oder Sterol-Glucosyltransferase im engeren Sinn, zu verändern.29. Chimeric gene which contains a DNA fragment according to claim 28 and which is capable, in a transformed cell, of the content of sterol-glycosyltransferase or sterol-glycosyltransferase in the narrower sense, in particular sterol-glucosyltransferase or sterol-glucosyltransferase in the narrow sense , to change.
30. Transfomierte Zellen, die ein chimres Gen gemäß Anspruch 29 enthalten.30. Transformed cells containing a chimeric gene according to claim 29.
31. Transfomierte Zellen gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Glycosyltransferasen im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferasen oder Sterol-Glucosyltransferasen im engeren Sinn, enthalten, die in diesen natürlicherweise nicht oder in anderer Form oder in anderer Konzentration vorkommen.31. Transformed cells according to claim 30, characterized in that they contain sterol glycosyltransferases or sterol glycosyltransferases in the narrower sense, in particular sterol glucosyltransferases or sterol glucosyltransferases in the narrower sense, which naturally do not exist in these or in another form or in another Concentration.
32. Organismen, insbesondere Mikroorganismen wie Bakterien und Hefen, deren Gen oder Gene, die für Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Gly¬ cosyltransferasen im engeren Sinn, insbesondere Sterol- Glucosyltransferasen oder Sterol-Glucosyltransferasen im engeren Sinn, kodieren, durch Transformation mit geeigneten chimären Genen deletiert oder unterbrochen sind.32. organisms, in particular microorganisms such as bacteria and yeasts, the gene or genes that glucosyltransferases sterol or sterol glycosyl-Gly ¬ cosyltransferasen in the narrower sense, particularly sterol or sterol glycosyl in the narrower sense encode, by transformation with appropriate chimeric Genes deleted or interrupted.
33. Organismen gemäß Anspruch 32, die eine Veränderung des Gehalts an Sterylglycosiden und/oder Folgeprodukten aufweisen.33. Organisms according to claim 32, which have a change in the content of sterylglycosides and / or secondary products.
34. Organismen gemäß Anspruch 32 oder 33, wobei das chimäre Gen ein DNA-Fragment gemäß einem oder mehreren der Ansprüchen 1-9 oder 28 um¬ faßt.34. Organisms according to claim 32 or 33, wherein the chimeric gene comprises a DNA fragment according to one or more of claims 1-9 or 28 um ¬ .
35. Sterol-Glycosyltransferasen oder Sterol-Glycosyltransferasen im engeren Sinn, insbesondere Sterol-Glucosyltransferasen oder Sterol-Gluco¬ syltransferasen im engeren Sinn, oder Teile davon oder Fusionsproteine mit den genannten Transferasen, die aus Organismen gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 18-25 oder 30-32 erhältlich sind.35. sterol glycosyl or sterol glycosyl in the narrower sense, particularly sterol glycosyl or sterol Gluco ¬ syltransferasen in the narrow sense, or portions thereof or fusion proteins with the aforementioned transferases from organisms according to one or more of claims 18-25, or 30-32 are available.
36. Antiseren oder Produkte aus Antiseren, die gegen ein Protein gemäß Anspruch 35 oder Teilen davon gerichtet und durch Immunisierung von Tieren erhältlich sind.36. Antisera or products from antisera which are directed against a protein according to claim 35 or parts thereof and by immunization of Animals are available.
37. Antikörper oder Teile davon, die gegen ein Protein gemäß Anspruch37. Antibodies or parts thereof which are against a protein according to claim
35 oder Teilen davon gerichtet sind und nicht durch klassische Immunisie¬ rung von Tieren erhältlich sind. 35 or parts thereof are directed rather than classical Immunisie ¬ tion of animals is.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60043189D1 (en) 1999-04-12 2009-12-03 Monsanto Technology Llc Oil containing brassicastanol
DE19919550A1 (en) * 1999-04-29 2000-11-02 Norddeutsche Pflanzenzucht Han Process for the production of organisms with increased sterol glycoside production and use of the sterol glycosides
CN104357418B (en) * 2014-10-11 2017-11-10 上海交通大学 The application of a kind of glycosyl transferase and its mutant in ginseng saponin Rh 2 is synthesized
EP3877519A4 (en) 2018-11-09 2022-08-24 Ginkgo Bioworks, Inc. Biosynthesis of mogrosides
CN114480323B (en) * 2020-11-11 2023-10-13 东北林业大学 Oat glycosyltransferase AsUGT73E1 and its application in the synthesis of steroidal saponins

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5306862A (en) * 1990-10-12 1994-04-26 Amoco Corporation Method and composition for increasing sterol accumulation in higher plants
US5662897A (en) * 1994-07-27 1997-09-02 U. Of Ga Research Foundation Insect viruses, sequences, insecticidal compositions and methods of use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9817789A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU5115798A (en) 1998-05-15
CA2268816A1 (en) 1998-04-30
WO1998017789A1 (en) 1998-04-30
US6498239B1 (en) 2002-12-24
DE19744873A1 (en) 1998-05-14
AU734190B2 (en) 2001-06-07

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EP2062977B1 (en) Fucosyltransferase-gene
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DE69333996T2 (en) FOR FLAVONOL SYNTHASEZYME ENCODING, GENETIC SEQUENCES AND THEIR USE
DD284048A5 (en) METHOD FOR PRODUCING A PLANT CELL OR, A PLANT OR A PLANT WITH SUCH A PLANT CELL
EP0616035A2 (en) Transgenic pathogen resistant organism
AT401940B (en) METHOD FOR PRODUCING GLYCOSYL TRANSFERASES
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DE60115863T3 (en) BETA 1, 2-XYLOSYL TRANSFERASE GENE FROM ARABIDOPSIS
DE69322240T2 (en) N-ACETYLGLUCOSAMINYL TRANSFERASE V CODING SEQUENCES
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