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DE10205607A1 - New nucleic acid encoding fatty acid elongase, useful for producing polyunsaturated fatty acids as oils, lipids or free fatty acids - Google Patents

New nucleic acid encoding fatty acid elongase, useful for producing polyunsaturated fatty acids as oils, lipids or free fatty acids

Info

Publication number
DE10205607A1
DE10205607A1 DE10205607A DE10205607A DE10205607A1 DE 10205607 A1 DE10205607 A1 DE 10205607A1 DE 10205607 A DE10205607 A DE 10205607A DE 10205607 A DE10205607 A DE 10205607A DE 10205607 A1 DE10205607 A1 DE 10205607A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nucleic acid
pse
sequence
fatty acids
gene
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Withdrawn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
DE10205607A
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Lerchl
Ernst Heinz
Thorsten Zank
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.)
BASF Plant Science GmbH
Original Assignee
BASF Plant Science 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 BASF Plant Science GmbH filed Critical BASF Plant Science GmbH
Priority to DE10205607A priority Critical patent/DE10205607A1/en
Priority to ES03704382T priority patent/ES2337564T3/en
Priority to CNA038031078A priority patent/CN1625597A/en
Priority to MXPA04007327A priority patent/MXPA04007327A/en
Priority to BR0306883-8A priority patent/BR0306883A/en
Priority to DE50312241T priority patent/DE50312241D1/en
Priority to IL16279403A priority patent/IL162794A0/en
Priority to AT03704382T priority patent/ATE452198T1/en
Priority to PCT/EP2003/000221 priority patent/WO2003064638A2/en
Priority to JP2003564233A priority patent/JP2005526496A/en
Priority to EP03704382A priority patent/EP1472357B1/en
Priority to AU2003206714A priority patent/AU2003206714B2/en
Priority to US10/502,083 priority patent/US7179647B2/en
Priority to CA2474163A priority patent/CA2474163C/en
Publication of DE10205607A1 publication Critical patent/DE10205607A1/en
Priority to NO20043592A priority patent/NO20043592L/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Isolated nucleic acid (I) that encodes a polypeptide (II) able to extend 16 or 18 carbon fatty acids having at least two double bonds by at least 2 carbon atoms, where the fatty acids C18:4(DELTA5t,9,12); C20:3(DELTA8,11,14); C20:4(DELTA5,8,11,14) and C20:5(DELTA5,8,11,14,17) are not extended, is new. Independent claims are also included for: (1) amino acid sequences encoded by (I); (2) gene construct (GC) containing a 1066 nucleotide sequence (N1), functionally linked to at least one regulatory sequence; (3) vector containing (I) or GC; (4) organism containing (I), GC or the vector of (3); (5) producing (M1) polyunsaturated fatty acids (PUFAs) by culturing an organism that includes (I); (6) oils, lipids, fatty acids and their fractions produced by M1; and (7) oils, lipids and fatty acids that contain PUFAs and are derived from transgenic plants.

Description

Diese Erfindung betrifft ein neues Elongasegen mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder seine Homologa, Derivate oder Analoga, ein Genkonstrukt, das dieses Gen oder seine Homologa, Derivate oder Analoga umfasst, sowie seine Verwendung. Die Erfindung betrifft zudem Vektoren oder Organismen, die ein Elongasegen mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder seine Homologa, Derivate oder Analoga umfassen. This invention relates to a new elongase gene with the sequence SEQ ID NO: 1 or its homologues, derivatives or analogues Gene construct that this gene or its homologues, derivatives or Includes analogs, as well as its use. The invention relates also vectors or organisms that have an elongase gene with the Sequence SEQ ID NO: 1 or its homologues, derivatives or analogs include.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung mehrfach ungesättigter Fettsäuren und ein Verfahren zum Einbringen von DNA in Organismen, die große Mengen an Ölen und insbesondere Ölen mit hohem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren produzieren. Außerdem betrifft die Erfindung ein Öl und/oder eine Fettsäurezusammensetzung mit höherem Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen und/oder eine Triacylglycerin-Zusammensetzung mit höherem Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen. The invention further relates to a method of manufacture polyunsaturated fatty acids and a method of incorporation of DNA in organisms that contain large amounts of oils and in particular Produce oils with a high content of unsaturated fatty acids. The invention also relates to an oil and / or an Fatty acid composition with a higher content of polyunsaturated Fatty acids with at least two double bonds and / or one Triacylglycerol composition with a higher content of multiple unsaturated fatty acids with at least two double bonds.

Bestimmte Produkte und Nebenprodukte natürlich vorkommender Stoffwechselprozesse in mikrobiellen Zellen oder in den Zellen von Tieren und vorteilhaft Pflanzen sind für ein breites Spektrum an Industrien, einschließlich der Futtermittel-, Nahrungsmittel-, Kosmetik- und pharmazeutischen Industrie, nützlich. Zu diesen gemeinsam als "Feinchemikalien" bezeichneten Molekülen gehören auch Lipide und Fettsäuren, unter denen eine beispielhafte Klasse die mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) werden beispielsweise Nahrungsmittel für Kinder zugegeben, um einen höheren Nährwert dieser Nahrungsmittel zu erzeugen. PUFAs haben zum Beispiel einen positiven Einfluss auf den Cholesterinspiegel im Blut von Menschen und eignen sich daher zum Schutz gegen Herzkrankheiten. Feinchemikalien wie mehrfach ungesättigte Fettsäuren (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) lassen sich aus tierischen Quellen, wie beispielsweise Fisch, isolieren oder mit Mikroorganismen durch Züchtung von Mikroorganismen, die so entwickelt worden sind, dass sie große Mengen eines oder mehrerer gewünschter Moleküle produzieren und akkumulieren oder sezernieren, im großen Maßstab herstellen. Certain products and by-products are more naturally occurring Metabolic processes in microbial cells or in the cells of animals and beneficial plants are for a wide range to industries including feed, food, Cosmetic and pharmaceutical industries, useful. To this molecules commonly referred to as "fine chemicals" also lipids and fatty acids, among which an exemplary class which are polyunsaturated fatty acids. Polyunsaturated Fatty acids (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) for example, food for children added to a higher one To produce nutritional value of these foods. PUFAs have for Example a positive influence on cholesterol levels in the blood of humans and are therefore suitable for protection against Heart disease. Fine chemicals such as polyunsaturated Fatty acids (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) can be isolate from animal sources such as fish or with microorganisms by cultivating microorganisms, that have been developed to have large quantities of one or produce and accumulate several desired molecules or secrete, produce on a large scale.

Besonders geeignete Mikroorganismen zur Herstellung von PUFAs sind Mikroorganismen, wie die Algen Phaeodactylum tricornutum oder Crypthecodinium-Arten, Ciliaten, wie Stylonichia oder Colpidium, Pilze, wie Mortierella, Entomophthora, Mucor. Durch Stammselektion ist eine Anzahl von Mutantenstämmen der entsprechenden Mikroorganismen entwickelt worden, die eine Reihe wünschenswerter Verbindungen, einschließlich PUFAs, produzieren. Die Selektion von Stämmen mit verbesserter Produktion eines bestimmten Moleküls ist jedoch ein zeitraubendes und schwieriges Verfahren. Particularly suitable microorganisms for the production of PUFAs are microorganisms like the algae Phaeodactylum tricornutum or Crypthecodinium species, ciliates, such as Stylonichia or Colpidium, mushrooms such as Mortierella, Entomophthora, Mucor. By Strain selection is a number of mutant strains of the corresponding microorganisms have been developed that a number of desirable compounds, including PUFAs. The selection of strains with improved production of a However, certain molecule is a time consuming and difficult one Method.

Alternativ kann die Produktion von Feinchemikalien geeigneterweise über die Produktion von Pflanzen, die so entwickelt sind, dass sie die vorstehend genannten PUFAs herstellen, im großen Maßstab durchgeführt werden. Besonders gut für diesen Zweck geeignete Pflanzen sind Ölfruchtpflanzen, die große Mengen an Lipidverbindungen enthalten, wie Raps, Canola, Lein, Soja, Sonnenblumen, Disteln, Borretsch und Nachtkerze. Aber auch andere Nutzpflanzen, die Öle oder Lipide und Fettsäuren enthalten, sind gut geeignet, wie in der eingehenden Beschreibung dieser Erfindung erwähnt. Mittels herkömmlicher Züchtung, über die Selektion geeigneter Pflanzen, ist eine Reihe von Mutantenpflanzen entwickelt worden, die ein Spektrum an wünschenswerten Lipiden und Fettsäuren, Cofaktoren und Enzymen produzieren. Die Selektion neuer Pflanzensorten mit verbesserter Produktion eines bestimmten Moleküls ist jedoch ein zeitaufwändiges und schwieriges Verfahren oder sogar unmöglich, wenn die Verbindung in der entsprechenden Pflanze nicht natürlich vorkommt, wie im Fall von mehrfach ungesättigten C20-Fettsäuren und solchen mit längeren Kohlenstoffketten. Alternatively, the production of fine chemicals can suitably be carried out on a large scale through the production of plants designed to produce the above-mentioned PUFAs. Plants which are particularly suitable for this purpose are oil-fruit plants which contain large amounts of lipid compounds, such as rapeseed, canola, flax, soybeans, sunflowers, thistles, borage and evening primrose. However, other crop plants containing oils or lipids and fatty acids are also well suited, as mentioned in the detailed description of this invention. By means of conventional breeding, through the selection of suitable plants, a number of mutant plants have been developed which produce a spectrum of desirable lipids and fatty acids, cofactors and enzymes. The selection of new plant varieties with improved production of a particular molecule is, however, a time-consuming and difficult process or even impossible if the compound does not occur naturally in the corresponding plant, as in the case of polyunsaturated C 20 fatty acids and those with longer carbon chains.

Aufgrund der positiven Eigenschaften ungesättigter Fettsäuren hat es in der Vergangenheit nicht an Ansätzen gefehlt, Gene, die an der Synthese von Fettsäuren bzw. Triglyceriden beteiligt sind, für die Herstellung von Ölen in verschiedenen Organismen mit geändertem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren verfügbar zu machen. So wird in WO 91/13972 und seinem US-Äquivalent eine Δ-9-Desaturase beschrieben. In WO 93/11245 wird eine Δ-15-Desaturase in WO 94/11516 wird eine Δ-12-Desaturase beansprucht. Δ-6-Desaturasen werden in WO 93/06712, US 5,614,393, WO 96/21022 und WO 99/27111 beschrieben. Weitere Desaturasen werden beispielsweise in EP-A-0 550 162, WO 94/18337, WO 97/30582, WO 97/21340, WO 95/18222, EP-A-0 794 250, Stukey et al., J. Biol. Chem., 265, 1990: 20144-20149, Wada et al., Nature 347, 1990: 200-203 oder Huang et al., Lipids 34, 1999: 649-659 beschrieben. In WO 96/13591 wird eine Δ-6-Palmitoyl- ACP-Desaturase beschrieben und beansprucht. Die biochemische Charakterisierung der verschiedenen Desaturasen ist jedoch bisher nur unzureichend erfolgt, da die Enzyme als membrangebundene Proteine nur sehr schwer zu isolieren und charakterisieren sind (McKeon et al., Methods in Enzymol. 71, 1981: 12141-12147, Wang et al., Plant Physiol. Biochem., 26, 1988: 777-792). Because of the positive properties of unsaturated fatty acids There has been no lack of approaches in the past, genes, involved in the synthesis of fatty acids or triglycerides are for the production of oils in various organisms available with a modified content of unsaturated fatty acids close. So in WO 91/13972 and its US equivalent described a Δ-9 desaturase. In WO 93/11245 a Δ-15 desaturase in WO 94/11516 becomes a Δ-12 desaturase claimed. Δ-6 desaturases are described in WO 93/06712, US 5,614,393, WO 96/21022 and WO 99/27111. Other desaturases are described, for example, in EP-A-0 550 162, WO 94/18337, WO 97/30582, WO 97/21340, WO 95/18222, EP-A-0 794 250, Stukey et al., J. Biol. Chem., 265, 1990: 20144-20149, Wada et al., Nature 347, 1990: 200-203 or Huang et al., Lipids 34, 1999: 649-659. In WO 96/13591 a Δ-6-palmitoyl ACP desaturase described and claimed. The biochemical Characterization of the different desaturases is however has so far been insufficient because the enzymes are membrane-bound Proteins are very difficult to isolate and characterize (McKeon et al., Methods in Enzymol. 71, 1981: 12141-12147, Wang et al., Plant Physiol. Biochem., 26, 1988: 777-792).

In Hefen konnte sowohl eine Verschiebung des Fettsäurespektrums zu ungesättigten Fettsäuren hin als auch eine Steigerung der Produktivität nachgewiesen werden (siehe Huang et al., Lipids 34, 1999: 649-659, Napier et al., Biochem. J., Vol. 330, 1998: 611-614). Die Expression der verschiedenen Desaturasen in transgenen Pflanzen zeigte allerdings nicht den gewünschten Erfolg. Eine Verschiebung des Fettsäurespektrum zu ungesättigten Fettsäuren hin konnte gezeigt werden, gleichzeitig zeigte sich aber, dass die Syntheseleistung der transgenen Pflanzen stark nachließ, das heißt gegenüber den Ausgangspflanzen konnten nur geringere Mengen an Ölen isoliert werden. In yeast both a shift in the fatty acid spectrum could be observed towards unsaturated fatty acids as well as an increase in Productivity can be demonstrated (see Huang et al., Lipids 34, 1999: 649-659, Napier et al., Biochem. J., Vol. 330, 1998: 611-614). The expression of the different desaturases in However, transgenic plants did not show the desired success. A shift in the fatty acid spectrum to unsaturated ones Fatty acids could be shown, but at the same time that the synthetic performance of the transgenic plants decreased significantly, that is, compared to the original plants, only few could Amounts of oils are isolated.

Die Klonierung und Expression von Elongasen, die ungesättigte Fettsäuren als Substrat der enzymatischen Reaktion um mindestens zwei C-Atome elongieren, wurde bisher weder in Hefen noch in Pflanzen beschrieben. The cloning and expression of elongases, the unsaturated Fatty acids as a substrate for the enzymatic reaction by at least elongate two C atoms, has never been found in yeast or in Plants described.

Das heißt weder in Hefen noch in Kulturflanzen werden natürlicherweise mehrfach ungesättigte C20- und/oder C22-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül wie Arachidonsäure (ARA) und/oder Eicosapentaensäure (EPA) und/oder Docosahexaensäure (DHA) hergestellt. This means that neither in yeasts nor in crops are naturally polyunsaturated C 20 and / or C 22 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule such as arachidonic acid (ARA) and / or eicosapentaenoic acid (EPA) and / or docosahexaenoic acid (DHA) produced.

Nach wie vor besteht daher ein großer Bedarf an neuen Genen, die für Enzyme kodieren, die an der Biosynthese ungesättigter Fettsäuren beteiligt sind und es ermöglichen, diese in einem technischen Maßstab herzustellen. Ein besonders hoher Bedarf besteht für Elongasen, die ungesättigte Fettsäuren um mindestens zwei C-Atome elongieren. Keines der bisher bekannten biotechnologischen Verfahren zur Herstellung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren liefert die vorgenannten Fettsäuren in wirtschaftlich nutzbaren Mengen. Therefore, there is still a great need for new genes, that code for enzymes that are involved in unsaturated biosynthesis Fatty acids are involved and make it possible to combine them in one to produce a technical scale. A particularly high demand exists for elongases, the unsaturated fatty acids by at least elongate two C atoms. None of the previously known biotechnological process for the production of polyunsaturated Fatty acids provides the aforementioned fatty acids in an economical way usable quantities.

Bei der Expression von Genen in Pflanzen gibt es immer wieder Probleme, dass heißt es kommt durch die Expression nicht zur erwarteten Steigerung bei der Herstellung des gewünschten Wertprodukts. When it comes to the expression of genes in plants, there are always Problems, that is, it does not come to expression expected increase in the manufacture of the desired Value product.

Es bestand daher die Aufgabe neue Elongasegene zu identifizieren, zu klonieren und zu exprimieren und sie dadurch für die Synthese ungesättigter Fettsäuren wie mehrfach ungesättigte C20- und/oder C22-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül wie Arachidonsäure (ARA) und/oder Eicosapentaensäure (EPA) und/oder Docosahexaensäure (DHA) zur Verfügung zu stellen. The task was therefore to identify, clone and express new elongase genes and thereby use them for the synthesis of unsaturated fatty acids such as polyunsaturated C 20 and / or C 22 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule such as arachidonic acid (ARA) and / or To provide eicosapentaenoic acid (EPA) and / or docosahexaenoic acid (DHA).

Diese Aufgabe wurde durch die erfindungsgemäße isolierte Nukleinsäure gelöst, die für ein Polypeptid kodiert, das C16- oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängert, wobei die Fettsäuren C18:3 Δ 5t,9,12, C20:3 Δ 8,11,14, C20:4 Δ 5,8,11,14 und C20:5 Δ 58,11,14,17 nicht verlängert werden. This object was achieved by the isolated nucleic acid according to the invention, which codes for a polypeptide which extends C 16 or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid by at least two carbon atoms, the fatty acids C 18: 3 Δ 5t, 9, 12 , C 20: 3 Δ 8,11,14 , C 20: 4 Δ 5,8,11,14 and C 20: 5 Δ 58,11,14,17 cannot be extended.

Vorteilhaft wird die Aufgabe durch eine isolierte Nukleinsäure gelöst, umfassend eine Nukleotidsequenz, die ein Polypeptid kodiert, das C16- oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül verlängert, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus

  • a) einer in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleinsäuresequenz,
  • b) einer Nukleinsäuresequenz, die sich gemäß dem degenerierten genetischen Code von der in SEQ ID NO: 2 dargestellten Sequenz ableitet,
  • c) Derivate der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, die Polypeptide mit mindestens 50% Homologie zu der Sequenz kodiert, die die Aminosäuresequenzen in SEQ ID NO: 2 kodiert, wobei die Sequenz als C16- oder C18-Elongase wirkt.
The object is advantageously achieved by an isolated nucleic acid comprising a nucleotide sequence which encodes a polypeptide which extends C 16 or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule, selected from the group consisting of
  • a) a nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
  • b) a nucleic acid sequence which is derived from the sequence shown in SEQ ID NO: 2 in accordance with the degenerate genetic code,
  • c) Derivatives of the sequence shown in SEQ ID NO: 1, which encodes polypeptides with at least 50% homology to the sequence which encodes the amino acid sequences in SEQ ID NO: 2, the sequence acting as a C 16 or C 18 elongase.

Vorteilhaft verlängert die Nukleotidsequenz ausgewählt aus der vorgenannten Gruppe von C16- oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome, wobei die folgenden Fettsäuren C18:3 Δ 5t,9,12, C20:3 Δ 8,11,14, C20:4Δ5,8,11,14 und C20:5 Δ 5,8,11,14,17 jedoch nicht verlängert werden. Bevorzugt werden C16- oder C18-Fettsäuren mit zwei, drei oder vier Doppelbindungen im Fettsäuremolekül verlängert. Während Fettsäuren wie C18:3 Δ 5t,9,12, C20:3 Δ 8,11,14, C20:4 Δ 5,8,11,14 und C20:5 Δ 5,8,11,14,17 nicht verlängert werden, werden Fettsäuren ausgewählt aus der Gruppe C18:2 Δ 9,12, C18:3 Δ 4,7,10, C18:3 Δ 5,8,11, C18:3 Δ 6,9,12, C18:3 Δ 7,10,13, C18:3 Δ 8,11,14, C18:3 Δ 9,12,15, C18:4 Δ 6,9,12,15, C18:3 Δ 5c,9,12 oder C16: 3 Δ 7,10,13 elongiert. Die erfindungsgemäßen Elongasen zeigen eine Präferenz gegenüber C18:3 Δ 6,9,12-, C18:4 Δ 6,9,12,15- und C16:3 Δ 7,10,13-Fettsäuren, die vorteilhaft mindestens um den Faktor 1,5, bevorzugt mindestens um den Faktor 1,6, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1,7 oder ganz besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1,8 höher ist als gegenüber den ungesättigten Fettsäuren wie C18:2 Δ 9,12-, C18:3 Δ 4,7,10-, C18:3 Δ 5,8,11-, C18:3 Δ 7,10,13-, C18:3 Δ 8,11,14-, C18:3 Δ 9,12,15- oder C18:3 Δ 5,c9,12 -Fettsäuren. The nucleotide sequence selected from the aforementioned group of C 16 or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid is advantageously extended by at least two carbon atoms, the following fatty acids C 18: 3 Δ 5t, 9.12 , C 20: 3 Δ 8,11,14 , C 20: 4 Δ 5,8,11,14 and C 20: 5 Δ 5,8,11,14,17 cannot be extended. C 16 or C 18 fatty acids with two, three or four double bonds in the fatty acid molecule are preferably extended. While fatty acids such as C 18: 3 Δ 5t, 9.12 , C 20: 3 Δ 8,11,14 , C 20: 4 Δ 5,8,11,14 and C 20: 5 Δ 5,8,11,14 , 17 are not extended, fatty acids are selected from the group C 18: 2 Δ 9.12 , C 18: 3 Δ 4.7.10 , C 18: 3 Δ 5.8.11 , C 18: 3 Δ 6, 9.12 , C 18: 3 Δ 7.10.13 , C 18: 3 Δ 8.11.14 , C 18: 3 Δ 9.12.15 , C 18: 4 Δ 6.9.12.15 , C 18: 3 Δ 5c, 9.12 or C 16: 3 Δ 7.10.13 elongated. The elongases according to the invention show a preference over C 18: 3 Δ 6.9.12 -, C 18: 4 Δ 6.9.12.15 - and C 16: 3 Δ 7.10.13 fatty acids, which are advantageously at least around is a factor of 1.5, preferably at least by a factor of 1.6, particularly preferably at least by a factor of 1.7 or very particularly preferably at least by a factor of 1.8, compared to unsaturated fatty acids such as C 18: 2 Δ 9, 12 -, C 18: 3 Δ 4,7,10 -, C 18: 3 Δ 5,8,11 -, C 18: 3 Δ 7,10,13 -, C 18: 3 Δ 8,11,14 - , C 18: 3 Δ 9,12,15 - or C 18: 3 Δ 5, c9,12 -fatty acids.

Die erfindungsgemäßen Nukleinsäureseguenzen, die C16- oder C18-Fettsäuren elongieren, stammen ursprünglich vorteilhaft aus Pilzen bevorzugt aus Pilzen wie den Oomyzeten zum Beispiel Oomyzeten wie die der Gattung Phytophthora, besonders bevorzugt aus Oomyzeten der Gattung und Art Phytophthora infestans. The nucleic acid sequences according to the invention which elongate C 16 or C 18 fatty acids originally originate advantageously from fungi, preferably from fungi such as the Oomycetes, for example Oomycetes such as those of the genus Phytophthora, particularly preferably from Oomycetes of the genus and type Phytophthora infestans.

Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren können zur Modifikation von Ölen, Fettsäuren, Lipiden, von Lipiden stammenden Verbindungen und am stärksten bevorzugt zur Herstellung mehrfach ungesättigter Fettsäuren verwendet werden. The nucleic acids according to the invention can be used to modify Oils, fatty acids, lipids, compounds derived from lipids and most preferred for the production of polyunsaturated Fatty acids are used.

Als Wirtsorganismen für die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren eigenen sich vorteilhaft Mikroorganismen, wie Phaeodactylum, Colpidium, Mortierella, Entomophthora, Mucor, Crypthecodinium sowie andere Algen und Pilze und Pflanzen, insbesondere Ölfruchtpflanzen, die in der Industrie zur Produktion einer Vielzahl von Feinchemikalien im großen Maßstab verwendet werden. As host organisms for the nucleic acids according to the invention microorganisms such as Phaeodactylum are advantageous Colpidium, Mortierella, Entomophthora, Mucor, Crypthecodinium as well as other algae and fungi and plants, in particular Oil crops used in the production of a variety of industries Fine chemicals can be used on a large scale.

Mit den in beispielsweise in WO 98/01572 offenbarten Klonierungsvektoren und Techniken zur genetischen Manipulation der obengenannten Mikroorganismen und Ciliaten oder den in Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1(3): 239-251, sowie Dunahay et al., 1995, Genetic transformation of diatoms, J. Phycol. 31: 10004-1012 und den Zitaten darin für Algen und verwandten Organismen, wie Phaeodactylum tricornutum beschriebenen Methoden und Vektoren, können die erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküle zur gentechnologischen Veränderung dieser Organismen verwendet werden, so dass sie bessere oder effizientere Produzenten einer oder mehrerer Feinchemikalien werden. Diese verbesserte Produktion oder Effizienz der Produktion einer Feinchemikalie kann durch eine direkte Wirkung der Manipulation einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure vorteilhaft in Form des gesamten Gens oder durch eine indirekte Wirkung dieser Manipulation hervorgerufen werden. With those disclosed in, for example, WO 98/01572 Cloning vectors and techniques for genetic manipulation of the microorganisms and ciliates mentioned above or those in Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1 (3): 239-251, and Dunahay et al., 1995, Genetic transformation of diatoms, J. Phycol. 31: 10004-1012 and the quotes therein for algae and relatives Organisms such as Phaeodactylum tricornutum methods described and vectors, the nucleic acid molecules according to the invention used for the genetic engineering change of these organisms so that they become better or more efficient producers of one or several fine chemicals. This improved Production or efficiency of the production of a fine chemical can through a direct effect of manipulating one nucleic acid according to the invention advantageously in the form of the entire gene or caused by an indirect effect of this manipulation become.

Moose und Algen sind die einzigen bekannten Pflanzensysteme, die erhebliche Mengen an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, wie Arachidonsäure (ARA) und/oder Eicosapentaensäure (EPA) und/oder Docosahexaensäure (DHA) herstellen. Auch pilzliche Systeme wie Oomyzeten (Eukarioten/Stramenopiles/Oomyzeten/Phythialen/Pythiaceen) stellen die vorgenannten Fettsäuren her. Daher eignen sich Nukleinsäuremoleküle, die einem Oomyzet wie Phytophtohora infestans stammen, besonders zur Modifikation des Lipid- und PUFA-Produktionssystems in einem Wirt, insbesondere in Mikroorganismen, wie den vorstehend erwähnten Mikroorganismen, und Pflanzen, wie Ölfruchtpflanzen, beispielsweise Raps, Canola, Lein, Soja, Sonnenblumen, Borretsch. Ferner können Nukleinsäuren aus einem Oomyzet wie Phytophtohora infestans zur Identifikation solcher DNA-Sequenzen und Enzyme in anderen Arten, die sich zur Modifikation der Biosynthese von Vorläufermolekülen von PUFAs in den entsprechenden Organismen eignen, verwendet werden. Mosses and algae are the only known plant systems the significant amounts of polyunsaturated fatty acids, such as Arachidonic acid (ARA) and / or eicosapentaenoic acid (EPA) and / or Prepare docosahexaenoic acid (DHA). Fungal systems too like oomycetes (Eukaryotes / Stramenopiles / Oomyzeten / Phythialen / Pythiaceen) produce the aforementioned fatty acids. Therefore suitable themselves nucleic acid molecules that an oomycete like Phytophtohora infestans come, especially for the modification of the lipid and PUFA production system in a host, especially in Microorganisms such as the aforementioned microorganisms, and Plants, such as oil crops, for example rapeseed, canola, Flax, soy, sunflower, borage. Can also Nucleic acids from an oomycete such as Phytophtohora infestans Identification of such DNA sequences and enzymes in other species that to modify the biosynthesis of precursor molecules from PUFAs can be used in the corresponding organisms.

Der Pilz Phytophthora infestans ist ein Mitglied der Oomyzeten. Er ist mit anderen Pilzen verwandt, die in Abwesenheit von Licht wachsen kann. Pilze, wie Phytophthora, sind auf DNA-Sequenz- und Polypeptid-Ebene sehr homolog zueinander, was die Verwendung von heterologem Screening von DNA-Molekülen mit von anderen Pilzen oder Organismen stammenden Sonden ermöglicht, so dass bei vorhanden sein weiterer Nukleinsäuresequenzen neben der erfindungsgemäßen Sequenz eine Konsensussequenz abgeleitet werden kann, die sich zum heterologen Screening oder zur funktionellen Kommentierung und Vorhersage von Genfunktionen in dritten Arten eignet. Derzeit ist eine Vorhersage der Funktion der durch die Sequenzen kodierten Proteine bzw. Enzyme jedoch noch nicht möglich. Die Fähigkeit, diese Funktionen zu identifizieren, z. B. die Vorhersage der Substratspezifität von Enzymen, kann daher von signifikanter Bedeutung sein. Ferner können diese Nukleinsäuremoleküle als Bezugssequenzen zur Kartierung anderer Pilze oder zur Ableitung von PCR-Primern dienen. The fungus Phytophthora infestans is a member of the oomycetes. It is related to other mushrooms in the absence of light can grow. Fungi, such as Phytophthora, are on DNA and sequence Polypeptide level very homologous to each other, which is the use of heterologous screening of DNA molecules with other fungi probes or organisms, so that at there are other nucleic acid sequences in addition to the sequence according to the invention a consensus sequence can be derived, for heterologous screening or functional Commenting and prediction of gene functions in third ways is suitable. Currently the function is predicted by the sequences encoded proteins or enzymes are not yet possible. The Ability to identify these functions, e.g. B. the Prediction of the substrate specificity of enzymes can therefore by be of significant importance. Furthermore, these Nucleic acid molecules as reference sequences for mapping other fungi or for Derivation of PCR primers are used.

Weiterhin wurde zum ersten mal ein funktionell aktives PSE Gen aus dem Oomyzeten Phytophthora infestans isoliert (Eukarioten/Stramenopiles, Oomyceten/Phythialen/Pythiaceen). Das Gen ist vorteilhaft zur Produktion langkettiger mehrfach ungesättigter Fettsäuren geeignet, vorzugsweise mit mehr als sechzehn oder achtzehn Kohlenstoffatomen im Kohlenstoffgrundgerüst der Fettsäure und/oder mindestens zwei Doppelbindungen in der Kohlenstoffkette, geeignet ist, wobei die durch die erfindungsgemäße Sequenz kodierte Enzyme eine Präferenz gegenüber den oben genannten Fettsäuren bei der Elongierung aufweisen. Furthermore, a functionally active PSE gene was developed for the first time isolated from the oomycete Phytophthora infestans (Eucariots / Stramenopiles, Oomycetes / Phythialen / Pythiaceen). The gene is advantageous for the production of long-chain polyunsaturated Suitable fatty acids, preferably with more than sixteen or eighteen carbon atoms in the carbon backbone of the Fatty acid and / or at least two double bonds in the Carbon chain, is suitable, the by the invention Sequence encoded enzymes a preference over the above have fatty acids mentioned in the elongation.

Dieses neue Nukleinsäuremolekül kodiert für ein Protein, das hier als PUFA-spezifische Elongase (PSEs oder im Singular PSE bezeichnet werden). Diese PSEs können beispielsweise eine Funktion ausüben, die am Stoffwechsel (z. B. an der Biosynthese oder am Abbau) von Verbindungen, die zur Lipid- oder Fettsäuresynthese notwendig sind, wie PUFAs, beteiligt sind oder am Transmembrantransport einer oder mehrerer Lipid-/Fettsäureverbindungen entweder in die oder aus der Zelle teilnehmen. This new nucleic acid molecule encodes a protein this as PUFA-specific elongase (PSEs or in the singular PSE). For example, these PSEs can be one Exercise a function that is related to metabolism (e.g. biosynthesis or on degradation) of compounds leading to lipid or Fatty acid synthesis are necessary, such as PUFAs, are involved in or on Transmembrane transport of one or more lipid / fatty acid compounds either participate in or out of the cell.

In dieser neuen Anmeldung wird die Funktion der Sequenz eingehender dargestellt. Wir haben zum ersten Mal ein funktionell aktives Oomycetengen isoliert, das zur Produktion langkettiger mehrfach ungesättigter Fettsäuren, vorzugsweise mit mehr als sechzehn oder achtzehn Kohlenstoffatomen im Kohlenstoffgrundgerüst der Fettsäure und/oder mindestens zwei Doppelbindungen in der Kohlenstoffkette, geeignet ist, wobei die durch die erfindungsgemäßen Sequenzen kodierten Enzyme eine Präferenz gegenüber den oben genannten Fettsäuren bei der Elongierung aufweisen. Daher ist hierin von einem PSE-Gen oder -Protein die Rede. Andere Veröffentlichungen und Patente offenbaren oder zeigen kein funktionell aktives PSE-Gen, obgleich es verschiedene bekannte Patentanmeldungen gibt, welche die Verlängerung gesättigter Fettsäuren mit kurzer oder mittlerer Kette (WO 98/46776 und US 5,475,099) oder die Verlängerung oder Produktion langkettiger Fettsäuren, die dann aber nicht mehr als eine Doppelbindung haben oder zu langkettigen Fettsäure-Wachsestern führen (siehe: WO 98/54954, WO 96/13582, WO 95/15387) zeigen. In this new application, the function of the sequence shown in more detail. We have a functionally active one for the first time Oomycete gene isolated, which is used to produce long-chain multiple unsaturated fatty acids, preferably with more than sixteen or eighteen carbon atoms in the carbon backbone of the Fatty acid and / or at least two double bonds in the Carbon chain, is suitable, the by the invention Sequences encoded enzymes a preference over the above have fatty acids mentioned in the elongation. thats why referred to herein as a PSE gene or protein. Other Publications and patents do not disclose or show any functionality active PSE gene, although there are several known ones There are patent applications which include the extension of saturated fatty acids short or medium chain (WO 98/46776 and US 5,475,099) or the extension or production of long chain fatty acids that but then have no more than one double bond or too lead long-chain fatty acid wax esters (see: WO 98/54954, WO 96/13582, WO 95/15387) show.

WO 99/64616, WO 98/46763, WO 98/46764, WO 98/46765 beschreiben zwar die Herstellung von PUFAs in transgenen Pflanzen und zeigen die Klonierung und funktionelle Expression entsprechender Desaturase-Aktivitäten, insbesondere aus Pilzen, zeigen aber kein unumgängliches PSE-kodierendes Gen und keine funktionelle PSE- Aktivität. Die Herstellung einer Triensäure mit C18 -Kohlenstoffkette ist gezeigt und anhand von gamma-Linolensäure beansprucht worden, es wurde jedoch bisher nicht die Herstellung sehr langkettiger mehrfach ungesättigter Fettsäuren (mit C20- und längerer Kohlenstoffkette sowie von Triensäuren und höher ungesättigten Typen) und die Substratspezifität der Elongase gelehrt. WO 99/64616, WO 98/46763, WO 98/46764, WO 98/46765 describe the production of PUFAs in transgenic plants and show the cloning and functional expression of corresponding desaturase activities, in particular from fungi, but do not show an inevitable PSE- coding gene and no functional PSE activity. The production of a trienoic acid with a C 18 carbon chain has been shown and has been claimed on the basis of gamma-linolenic acid, but so far the production of very long-chain polyunsaturated fatty acids (with a C 20 and longer carbon chain as well as of trienoic acids and higher unsaturated types) has not been achieved Taught substrate specificity of elongases.

Zur Herstellung langkettiger PUFAs müssen die mehrfach ungesättigten C16- und/oder C18-Fettsäuren durch die enzymatische Aktivität einer Elongase um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängert werden. Die erfindungsgemäße Nukleinsäuresequenz kodiert die erste pilzliche Elongase, die C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängern kann. Nach einer Elongationsrunde führt diese Enzymaktivität zu C20-Fettsäuren, und nach zwei, drei und vier Elongationsrunden zu C22-, C24- oder C26-Fettsäuren. Von Vorteil bei der erfindungsgemäßen enzymatischen Aktivität ist, dass nicht alle ungesättigten C20-Fettsäuren verlängert werden. Dies ermöglicht die spezifische Synthese einzelner wünschenswerter ungesättigter Fettsäuren bzw. Fettsäuregemische. Mit der erfindungsgemäßen Elongase können auch längere PUFAs synthetisiert werden. Die Aktivität der erfindungsgemäßen Elongasen führt vorzugsweise zu C20- und/oder C22-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül, vorzugsweise mit drei oder vier Doppelbindungen, besonders bevorzugt sind Fettsäuren mit einer Doppelbindung in Δ6 Position. Nachdem die Verlängerung mit den erfindungsgemäßen Enzymen stattgefunden hat, können weitere Desaturierungsschritte erfolgen. Daher führen die Produkte der Elongaseaktivität und der möglichen weiteren Desaturierung zu bevorzugten PUFAs mit einem höheren Desaturierungsgrad, wie Docosadiensäure, Arachidonsäure, ω6-Eicosatriendihomo-γ-linolensäure, Eicosapentensäure, ω3-Eicosatriensäure, ω3-Eicosatetraensäure, Docosapentaensäure oder Docosahexaensäure. Substrate der erfindungsgemäßen Enzymaktivität sind zum Beispiel Taxolsäure; 6,9-Octadecadiensäure, Linolsäure, γ-Linolensäure, Pinolensäure, α-Linolensäure oder Stearidonsäure. Bevorzugte Substrate sind Linolsäure, γ-Linolensäure und/oder α-Linolensäure. Die C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure können durch die erfindungsgemäße enzymatische Aktivität in Form der freien Fettsäure oder in Form der Ester, wie Phospholipide, Glycolipide, Sphingolipide, Phosphoglyceride, Monoacylglycerin, Diacylglycerin oder Triacylglycerin, verlängert werden. To produce long-chain PUFAs, the polyunsaturated C 16 and / or C 18 fatty acids must be extended by at least two carbon atoms by the enzymatic activity of an elongase. The nucleic acid sequence according to the invention encodes the first fungal elongase which can extend C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid by at least two carbon atoms. After one round of elongation, this enzyme activity leads to C 20 fatty acids, and after two, three and four rounds of elongation leads to C 22 , C 24 or C 26 fatty acids. An advantage of the enzymatic activity according to the invention is that not all unsaturated C 20 fatty acids are extended. This enables the specific synthesis of individual desirable unsaturated fatty acids or fatty acid mixtures. Longer PUFAs can also be synthesized with the elongase according to the invention. The activity of the elongases according to the invention preferably leads to C 20 and / or C 22 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably with three or four double bonds, fatty acids with a double bond in the Δ6 position are particularly preferred. After the extension with the enzymes according to the invention has taken place, further desaturation steps can take place. Therefore, the products of the elongase activity and the possible further desaturation lead to preferred PUFAs with a higher degree of desaturation as docosadienoic, arachidonic acid, ω6-Eicosatriendihomo-γ-linolenic acid, eicosapentaenoic acid, ω3-eicosatrienoic, ω3-eicosatetraenoic, docosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid. Substrates of the enzyme activity according to the invention are, for example, taxolic acid; 6,9-octadecadienoic acid, linoleic acid, γ-linolenic acid, pinolenic acid, α-linolenic acid or stearidonic acid. Preferred substrates are linoleic acid, γ-linolenic acid and / or α-linolenic acid. The C 16 - and / or C 18 -fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid can by the inventive enzymatic activity in the form of the free fatty acid or in the form of the esters, such as phospholipids, glycolipids, sphingolipids, phosphoglycerides, monoacylglycerol, diacylglycerol or triacylglycerol, be extended.

Unter der Verwendung von Klonierungsvektoren, die zur Verwendung in Pflanzen und zur Pflanzentransformation geeignet sind, wie denjenigen, die in Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Florida), Kapitel 6/7, S. 71-119 (1993); F. F. White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press (1993), 128-143; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225)) und den in diesen Schriften genannten Zitaten veröffentlicht worden sind, lassen sich die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren zur gentechnologischen Veränderung eines breiten Spektrums an Pflanzen verwenden, so dass diese ein besserer oder effizienterer Produzent eines oder mehrerer von Lipiden hergeleiteter Produkte, wie PUFAs, wird. Diese verbesserte Produktion oder Effizienz der Produktion eines von Lipiden hergeleiteten Produktes, wie PUFAs, kann durch direkte Wirkung der Manipulation oder eine indirekte Wirkung dieser Manipulation hervorgerufen werden. Using cloning vectors to use are suitable in plants and for plant transformation, such as those in Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Florida), Chapter 6/7, pp. 71-119 (1993); F. F. White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, ed .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, ed .: Kung and R. Wu, Academic Press (1993), 128-143; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225)) and those in these publications quotations have been published, the Nucleic acids according to the invention for genetic engineering Change a wide range of plants so use them a better or more efficient producer of one or more products derived from lipids, such as PUFAs. This improved production or efficiency of producing one of Lipid-derived product, such as PUFAs, can be obtained by direct Effect of manipulation or an indirect effect of this Manipulation.

Es gibt eine Reihe von Mechanismen, durch die die Veränderung eines erfindungsgemäßen PSE-Proteins die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer Feinchemikalie aus einer Ölfruchtpflanze oder einem Mikroorganismus aufgrund eines veränderten Proteins direkt beeinflussen kann. Die Anzahl oder Aktivität des PSE-Proteins, -nukleinsäure und/oder -Gens kann erhöht sein, so dass größere Mengen dieser Verbindungen de novo hergestellt werden, weil den Organismen diese Aktivität und Fähigkeit zur Biosynthese vor dem Einbringen der entsprechenden Nukleinsäure und/oder des entsprechenden Gens fehlte. There are a number of mechanisms through which change takes place the yield, production of a PSE protein according to the invention and / or production efficiency of a fine chemical an oil crop or a microorganism due to a modified protein can directly affect. The number or Activity of the PSE protein, nucleic acid and / or gene can be increased so that larger amounts of these compounds de novo are produced because the organisms have this activity and Ability to biosynthesize before introducing the appropriate Nucleic acid and / or the corresponding gene was missing.

Das Einbringen einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure und/oder eines PSE-Gens in einen Organismus oder eine Zelle kann nicht nur den Biosynthesefluss zum Endprodukt erhöhen, sondern auch die entsprechende Triacylglycerin-Zusammensetzung erhöhen oder de novo schaffen. Ebenso kann die Anzahl oder Aktivität anderer Gene, die am Import von Nährstoffen, die zur Biosynthese einer oder mehrerer Feinchemikalien (z. B. Fettsäuren, polaren und neutralen Lipiden) nötig sind, erhöht sein, so dass die Konzentration dieser Vorläufer, Cofaktoren oder Zwischenverbindungen innerhalb der Zellen oder innerhalb des Speicherkompartiments erhöht ist, wodurch die Fähigkeit der Zellen zur Produktion von PUFAs, wie im folgenden beschrieben, weiter gesteigert wird. Fettsäuren und Lipide sind selbst als Feinchemikalien wünschenswert; durch Optimierung der Aktivität oder Erhöhung der Anzahl einer oder mehrerer PSEs, die an der Biosynthese dieser Verbindungen beteiligt sind, oder durch Zerstören der Aktivität einer oder mehrerer PSEs, die am Abbau dieser Verbindungen beteiligt sind, kann es möglich sein, die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion von Fettsäure- und Lipidmolekülen aus Pflanzen oder Mikroorganismen zu steigern. The introduction of a nucleic acid according to the invention and / or a PSE gene in an organism or a cell cannot only increase the biosynthesis flow to the end product, but also increase the corresponding triacylglycerol composition or create de novo. Likewise, the number or activity of others Genes involved in the import of nutrients necessary for the biosynthesis of a or several fine chemicals (e.g. fatty acids, polar and neutral lipids) are necessary, so that the Concentration of these precursors, cofactors or intermediates within the cells or within the storage compartment is increased, increasing the ability of the cells to produce PUFAs, as described below, is further increased. Fatty acids and lipids are themselves considered fine chemicals desirable; by optimizing activity or increasing the number one or more PSEs involved in the biosynthesis of this Connections are involved, or by destroying the activity one or more PSEs involved in breaking down these connections involved, it may be possible the yield, production and / or efficiency of production of fatty acid and To increase lipid molecules from plants or microorganisms.

Die Mutagenese des erfindungsgemäßen PSE-Gens bzw. der Nukleinsäure kann auch zu einem PSE-Protein mit geänderten Aktivitäten führen, welche die Produktion einer oder mehrerer gewünschter Feinchemikalien direkt oder indirekt beeinflussen. Beispielsweise kann die Anzahl oder Aktivität des erfindungsgemäßen PSE-Gens bzw. der Nukleinsäure gesteigert werden, so dass die normalen Stoffwechselabfälle oder -nebenprodukte der Zelle (deren Menge möglicherweise aufgrund der Überproduktion der gewünschten Feinchemikalie erhöht ist) effizient exportiert werden, bevor sie andere Moleküle oder Prozesse innerhalb der Zelle (welche die Lebensfähigkeit der Zelle senken würden) zerstören oder die Biosynthesewege der Feinchemikalie stören würden (wodurch die Ausbeute, Produktion oder Effizienz der Produktion der gewünschten Feinchemikalie verringert wird). Ferner können die relativ großen intrazellulären Mengen der gewünschten Feinchemikalie selbst toxisch für die Zelle sein oder Enzym-Rückkopplungsmechanismen, wie die allosterische Regulation, stören, beispielsweise könnte sie durch Steigerung der Aktivität oder Anzahl anderer stromabwärts folgender Enzyme oder Entgiftungsenzyme des PUFA-Wegs die Allokation der PUFA in die Triacylgylcerin-Fraktion steigern, man könnte die Lebensfähigkeit von Saatzellen erhöhen, was wiederum zu besserer Entwicklung von Zellen in Kultur oder zu Saaten führt, die die gewünschte Feinchemikalie produzieren. Die erfindungsgemäßen PSE-Gene bzw. Nukleinsäuren können auch so manipuliert werden, dass die entsprechenden Mengen der verschiedenen Lipid- und Fettsäuremoleküle hergestellt werden. Dies kann eine einschneidende Wirkung auf die Lipidzusammensetzung der Membran der Zelle haben und erzeugt neue Öle zusätzlich zum Auftreten neusynthetisierter PUFAs. Da jeder Lipidtyp unterschiedliche physikalische Eigenschaften hat, kann eine Veränderung der Lipidzusammensetzung einer Membran die Membranfluidität erheblich verändern. Änderungen der Membranfluidität können sich auf den Transport von Molekülen über die Membran sowie auf die Unversehrtheit der Zelle auswirken, die beide eine entscheidende Wirkung auf die Produktion von Feinchemikalien besitzen. In Pflanzen können diese Änderungen überdies auch andere Merkmale, wie Toleranz gegenüber ablotischen und biotischen Stresssituationen, beeinflussen. The mutagenesis of the PSE gene according to the invention or the Nucleic acid can also become a PSE protein with altered activities lead which the production of one or more desired Influence fine chemicals directly or indirectly. For example can be the number or activity of the PSE gene according to the invention or the nucleic acid can be increased so that the normal Metabolic waste or by-products of the cell (their amount possibly due to the overproduction of the desired one Fine chemical is increased) can be exported efficiently before other molecules or processes within the cell (which are the Cell viability) or destroy it Would disrupt biosynthetic pathways of the fine chemical (whereby the yield, production or efficiency of production of the desired fine chemical is reduced). Can also the relatively large intracellular amounts of the desired Fine chemical itself can be toxic to the cell or Enzyme feedback mechanisms, such as allosteric regulation, for example, by increasing activity or Number of other downstream enzymes or Detoxification enzymes of the PUFA route the allocation of the PUFA in the Increase triacylgylcerin fraction, you could viability of Increase seed cells, which in turn leads to better development of Cells in culture or seeds that produce the desired Produce fine chemicals. The PSE genes according to the invention or Nucleic acids can also be manipulated so that the corresponding amounts of the different lipid and fatty acid molecules getting produced. This can have a drastic effect on the Lipid composition of the cell membrane have and produces new ones Oils in addition to the occurrence of newly synthesized PUFAs. Because everyone Lipid type can have different physical properties a change in the lipid composition of a membrane Change membrane fluidity significantly. Changes in Membrane fluidity can affect the transport of molecules across the Membrane as well as affect the integrity of the cell both have a crucial impact on the production of Own fine chemicals. In plants, these changes can occur also other features, such as tolerance to ablotic and biotic stress situations.

Biotische und ablotische Stresstoleranz ist ein allgemeines Merkmal, das man an ein breites Spektrum von Pflanzen, wie Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Sojabohne, Erdnuss, Distel, Baumwolle, Raps und Canola, Maniok, Pfeffer, Sonnenblume und Tagetes, Solanaceen-Pflanzen, wie Kartoffel, Tabak, Aubergine und Tomate, Vicia-Arten, Erbse, Alfalfa, Buschpflanzen (Kaffee, Kakao, Tee), Salix-Arten, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss) und ausdauernde Gräser und Futterfeldfrüchte, vererben möchte. Diese Feldfrüchte sind als weitere erfindungsgemäße Ausführungsform auch bevorzugte Zielpflanzen für die Gentechnologie. Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Pflanzen sind Ölfruchtpflanzen, wie Sojabohne, Erdnuss, Raps, Canola, Sonnenblume, Diestel, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss) oder Feldfrüchte, wie Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Alfalfa, oder Buschpflanzen (Kaffee, Kakao, Tee). Biotic and ablotic stress tolerance is a common one Trait that is associated with a wide range of plants, such as corn, Wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, soybean, Peanut, thistle, cotton, rapeseed and canola, cassava, pepper, Sunflower and tagetes, solanaceae plants such as potato, Tobacco, eggplant and tomato, Vicia species, pea, alfalfa, Bush plants (coffee, cocoa, tea), salix species, trees (oil palm, Inherit from perennial grasses and forage crops would like to. These crops are another according to the invention Embodiment also preferred target plants for genetic engineering. Plants according to the invention are particularly preferred Oil crops, such as soybean, peanut, rapeseed, canola, sunflower, Diesels, trees (oil palm, coconut) or crops such as corn, Wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, alfalfa, or Bush plants (coffee, cocoa, tea).

Folglich betrifft ein Aspekt der Erfindung isolierte Nukleinsäuremoleküle (z. B. cDNAs), umfassend eine Nukleotidsequenz, die eine PSE oder biologisch aktive Teile davon kodiert, oder Nukleinsäurefragmente, die sich als Primer oder Hybridisierungssonden zum Nachweis oder zur Amplifikation PSE-kodierender Nukleinsäuren (z. B. DNA oder mRNA) eignen. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Nukleinsäuremolekül eine der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleotidsequenzen oder die kodierende Region oder ein Komplement einer dieser Nukleotidsequenzen. Bei anderen besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst das erfindungsgemäße isolierte Nukleinsäuremolekül eine Nukleotidsequenz, die an eine Nukleotidsequenz, wie in der Sequenz SEQ ID NO: 1 dargestellt, oder einen Teil davon hybridisiert oder zu mindestens etwa 50%, vorzugsweise mindestens etwa 60%, stärker bevorzugt mindestens etwa 70%, 80% oder 90% und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 95%, 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr homolog dazu ist, wobei unter Homologie im Sinne der Erfindung Identität zu verstehen ist. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen kodiert das isolierte Nukleinsäuremolekül eine der in der Sequenz SEQ ID NO: 2 dargestellten Aminosäuresequenzen. Das bevorzugte erfindungsgemäße PSE-Gen bzw. die erfindungsgemäße Nukleinsäuresequenz besitzt vorzugsweise auch mindestens eine der hier beschriebenen PSE- Aktivitäten. Accordingly, one aspect of the invention relates to isolated Nucleic acid molecules (e.g. cDNAs), comprising a nucleotide sequence, encoding a PSE or biologically active parts thereof, or Nucleic acid fragments that can be used as primers or Hybridization probes for the detection or amplification of PSE-encoding Nucleic acids (e.g. DNA or mRNA) are suitable. With especially preferred embodiments, the nucleic acid molecule comprises a the nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 1 or the coding region or a complement of any of these Nucleotide sequences. In other particularly preferred embodiments comprises the isolated nucleic acid molecule according to the invention a nucleotide sequence attached to a nucleotide sequence as in of the sequence SEQ ID NO: 1, or a part thereof hybridized or at least about 50%, preferably at least about 60%, more preferably at least about 70%, 80% or 90% and more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more is homologous to it, taking below Homology in the sense of the invention is to be understood as identity. at other preferred embodiments encode the isolated one Nucleic acid molecule one of those in the sequence SEQ ID NO: 2 amino acid sequences shown. The preferred one according to the invention Has PSE gene or the nucleic acid sequence according to the invention preferably also at least one of the PSE described here Activities.

Bei einer weiteren Ausführungsform kodiert das isolierte Nukleinsäuremolekül ein Protein oder einen Teil davon, wobei das Protein oder der Teil davon eine Aminosäuresequenz enthält, die ausreichend homolog zu einer Aminosäuresequenz der Sequenz SEQ ID NO: 2 ist, dass das Protein oder der Teil davon eine PSE- Aktivität beibehält, wobei unter Homologie im Sinne der Erfindung Identität zu verstehen ist. Vorzugsweise behält das Protein oder der Teil davon, das/der von dem Nukleinsäuremolekül kodiert wird, die Fähigkeit, am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen von Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilzunehmen. Bei einer Ausführungsform ist das von dem Nukleinsäuremolekül kodierte Protein zu mindestens etwa 50%, vorzugsweise mindestens etwa 60% und stärker bevorzugt mindestens etwa 70%, 80% oder 90% und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 95%, 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr homolog zu einer Aminosäuresequenz der Sequenz SEQ ID NO: 2. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Protein ein Volllängen- Phytophthora infestans-Protein, das im wesentlichen homolog zu einer gesamten Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 (die von dem in SEQ ID NO: 1 gezeigten offenen Leserahmen her rührt) ist. In a further embodiment, the isolated code Nucleic acid molecule is a protein or a part thereof, wherein the protein or part thereof contains an amino acid sequence, which are sufficiently homologous to an amino acid sequence of the sequence SEQ ID NO: 2 is that the protein or part thereof is a PSE Maintains activity, taking homology in the sense of the invention To understand identity. Preferably the protein retains or the part of it encoded by the nucleic acid molecule the ability to metabolize to build cell membranes connections necessary for plants or for the transport of Molecules to participate across these membranes. At a Embodiment is the protein encoded by the nucleic acid molecule at least about 50%, preferably at least about 60% and more preferably at least about 70%, 80% or 90% and most preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to an amino acid sequence of the sequence SEQ ID NO: 2. bei a further preferred embodiment, the protein is a Full-length Phytophthora infestans protein, which is essentially homologous to an entire amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (from the open reading frame shown in SEQ ID NO: 1 stirs).

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform rührt das isolierte Nukleinsäuremolekül von Phytophthora infestans her und kodiert ein Protein (z. B. ein PSE-Fusionsprotein), das eine biologisch aktive Domäne enthält, die zu mindestens etwa 50% oder mehr homolog (identisch) zu einer Aminosäuresequenz der Sequenz SEQ ID NO: 2 ist und die Fähigkeit, am Stoffwechsel von Pilzen zum Aufbau von ungesättigten Fettsäuren notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über Membranen teilzunehmen, beibehält oder zumindest eine der in der Tabelle I aufgeführten Aktivitäten besitzt, und umfasst auch heterologe Nukleinsäuresequenzen, die ein heterologes Polypeptid oder regulatorische Proteine kodieren. In another preferred embodiment, the isolated one stirs Nucleic acid molecule from Phytophthora infestans and encoded a protein (e.g. a PSE fusion protein) that is a biological active domain containing at least about 50% or more homologous (identical) to an amino acid sequence of the sequence SEQ ID NO: 2 is and the ability to metabolize mushrooms to Structure of unsaturated fatty acids necessary compounds or participate in the transport of molecules across membranes or at least one of the activities listed in Table I. owns, and also includes heterologous nucleic acid sequences that encode a heterologous polypeptide or regulatory proteins.

Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren codieren für Proteine, die Fettsäuren ausgewählt aus der Gruppe C18:2 Δ 9,12, C18:3 Δ 4,7,10, C18:3 Δ 5,8,11, C18:3 Δ 6,9,12, C18:3 Δ 7,10,13, C18:3 Δ 8,11,14, C18:3 Δ 9,12,15, C18:4 Δ 6,9,12,15, C18:3 Δ 5c,9,12 oder C16: 3 Δ 7,10,13 elongieren, während Fettsäuren wie C18:3 Δ 5t,9,12, C20:3 Δ 8,11,14, C20:5 Δ 5,8,11,14,17 nicht verlängert werden. Das PSE Gen wurde heterolog in Hefe exprimiert und verschiedene mehrfach(poly)-ungesättigte Fettsäuren wurden einzeln gefüttert und von dem transformierten Hefen umgesetzt. Analysiert wurden Fettsäureprofile von transgenen Hefen mittels GLC. Der Prozentsatz von umgesetzten gefütterten Fettsäuren wurde folgendermaßen berechnet: mol% (Produkt) × 100/[mol%(Edukt) + mol%(Produkt)]. The nucleic acids according to the invention code for proteins, the fatty acids selected from the group C 18: 2 Δ 9.12 , C 18: 3 Δ 4.7.10 , C 18: 3 Δ 5.8.11 , C 18: 3 Δ 6 , 9.12 , C 18: 3 Δ 7.10.13 , C 18: 3 Δ 8.11.14 , C 18: 3 Δ 9.12.15 , C 18: 4 Δ 6.9.12.15 , C 18: 3 Δ 5c, 9.12 or C 16: 3 Δ 7.10.13 elongate, while fatty acids such as C 18: 3 Δ 5t, 9.12 , C 20: 3 Δ 8.11.14 , C 20: 5 Δ 5,8,11,14,17 cannot be extended. The PSE gene was heterologously expressed in yeast and various poly (poly) unsaturated fatty acids were fed individually and converted from the transformed yeast. Fatty acid profiles of transgenic yeasts were analyzed using GLC. The percentage of fed fatty acids converted was calculated as follows: mol% (product) × 100 / [mol% (starting material) + mol% (product)].

Tabelle I gibt Fettsäuren wieder, die durch das erfindungsgemäße Enzym elongiert werden.

Table I shows fatty acids which are elongated by the enzyme according to the invention.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das isolierte Nukleinsäuremolekül mindestens 15 Nukleotide lang und hybridisiert unter stringenten Bedingungen an ein Nukleinsäuremolekül, das eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 umfasst. Vorzugsweise entspricht das isolierte Nukleinsäuremolekül einem natürlich vorkommenden Nukleinsäuremolekül. Stärker bevorzugt kodiert das isolierte Nukleinsäuremolekül natürlich vorkommende Phytophthora infestans- PSE oder einen biologisch aktiven Teil davon. In another embodiment, this is isolated Nucleic acid molecule at least 15 nucleotides long and hybridizes under stringent conditions on a nucleic acid molecule that a Nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 comprises. Preferably corresponds the isolated nucleic acid molecule to a naturally occurring one Nucleic acid molecule. The isolated code is more preferred Nucleic acid molecule of naturally occurring Phytophthora infestans PSE or a biologically active part of it.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Vektoren, z. B. rekombinante Expressionsvektoren, die mindestens ein erfindungsgemäßes Nukleinsäuremolekül enthalten, und Wirtszellen, in die diese Vektoren eingebracht worden sind, insbesondere Mikroorganismen, Pflanzenzellen, Pflanzengewebe, -organe oder ganze Pflanzen. Auch nicht humane tierische Wirtszellen wie beispielsweise Caenorhabditis elegans können vorteilhaft verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann eine solche Wirtszelle Feinchemikalien-Verbindungen, insbesondere PUFAs, speichern; zur Isolation der gewünschten Verbindung werden die Zellen geerntet. Die Verbindung (Öle, Lipide, Triacylglyceride, Fettsäuren) oder die PSE können dann aus dem Medium oder der Wirtszelle, welche bei Pflanzen Zellen sind, die Feinchemikalien enthalten oder speichern, am stärksten bevorzugt Zellen von Speichergeweben, wie Samenhüllen, Knollen, Epidermis- und Samenzellen, isoliert werden. Another aspect of the invention relates to vectors, e.g. B. recombinant expression vectors containing at least one contain nucleic acid molecule according to the invention, and host cells into which these vectors have been introduced, in particular Microorganisms, plant cells, plant tissue, plant organs or whole Plants. Also not human animal host cells like for example Caenorhabditis elegans can be used advantageously. In one embodiment, such a host cell Store fine chemical compounds, especially PUFAs; to Isolation of the desired compound, the cells are harvested. The compound (oils, lipids, triacylglycerides, fatty acids) or the PSE can then be extracted from the medium or the host cell in plants are cells that contain fine chemicals or store, most preferred cells from storage tissues, such as seed coats, tubers, epidermis and sperm cells become.

Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine genetisch veränderte Pflanze (= transgene Pflanze), bevorzugt ein Ölfruchtpflanze, wie vorstehend erwähnt oder einen genetisch veränderte Pilz (= transgener Pilz), besonders bevorzugt einen Pilz aus der Gattung Phytophthora oder eine Pflanze, in die ein PSE-Gen bevorzugt aus einem Oomyzeten wie vorteilhaft Phytophthora infestans eingebracht worden ist oder in der ein PSE-Gen verändert worden ist. Bei einer Ausführungsform ist das Genom von Phytophthora infestans durch Einbringen eines erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküls, das eine Wildtyp- oder mutierte PSE-Sequenz kodiert, als Transgen verändert worden. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein endogenes PSE-Gen im Genom des Oomyzeten Phytophthora infestans durch homologe Rekombination mit einem veränderten PSE-Gen verändert, d. h. funktionell zerstört, worden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gehört der Pflanzenorganismus zur Gattung Physcomitrella, Ceratodon oder Funaria, wobei Physcomitrella besonders bevorzugt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Physcomitrella-Pflanze auch zur Produktion einer gewünschten Verbindung, wie Lipiden und Fettsäuren, wobei PUFAs besonders bevorzugt sind, verwendet. Yet another aspect of the invention relates to a genetic one modified plant (= transgenic plant), preferably a Oil crop, as mentioned above, or a genetically modified one Mushroom (= transgenic mushroom), particularly preferably a mushroom from the Genus Phytophthora or a plant in which a PSE gene preferably from an oomycete such as advantageously Phytophthora infestans has been introduced or in which a PSE gene has been changed is. In one embodiment, the genome is from Phytophthora infestans by introducing an inventive Nucleic acid molecule encoding a wild-type or mutated PSE sequence, been changed as a transgene. In another embodiment is an endogenous PSE gene in the genome of the oomycete Phytophthora infestans by homologous recombination with a modified one PSE gene changed, i. H. functionally destroyed. At a preferred embodiment, the plant organism belongs to Genus Physcomitrella, Ceratodon or Funaria, whereby Physcomitrella is particularly preferred. In a preferred one The embodiment of the Physcomitrella plant is also used for production a desired compound such as lipids and fatty acids, wherein PUFAs are particularly preferred.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Oomyzet Phytophthora zur Demonstration der Funktion eines Moosgens unter Verwendung homologer Rekombination auf der Basis der in dieser Erfindung beschriebenen Nukleinsäuren verwendet werden. In yet another preferred embodiment, the Oomyzet Phytophthora to demonstrate the function of a Moosgens using homologous recombination based on the nucleic acids described in this invention can be used.

Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine erfindungsgemäße isolierte Nukleinsäuresequenz, ein PSE-Gen oder einen Teil, z. B. einen biologisch aktiven Teil, davon. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die isolierte Nukleinsäuresequenz, die PSE oder ein Teil davon am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in einem Mikroorganismus oder einer Pflanzenzelle notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über dessen/deren Membranen teilnehmen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die isolierte Nukleinsäuresequenz, die PSE oder der Teil davon ausreichend homolog zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2, dass dieses Protein oder der Teil davon die Fähigkeit, am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Mikroorganismen oder Pflanzenzellen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilzunehmen, beibehält. Yet another aspect of the invention relates to one isolated nucleic acid sequence according to the invention, a PSE gene or a Part, e.g. B. a biologically active part thereof. At a preferred embodiment, the isolated nucleic acid sequence, the PSE or part of it on the metabolism of building up Cell membranes in a microorganism or a plant cell necessary connections or on the transport of molecules whose membranes participate. Another preferred One embodiment is the isolated nucleic acid sequence, the PSE or part of it sufficiently homologous to one Amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 that this protein or part of it the ability to metabolize to build cell membranes compounds necessary in microorganisms or plant cells or the transport of molecules across these membranes participate, maintains.

Die Erfindung stellt auch eine isolierte Präparation einer PSE (PSE-Protein) bereit. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Nukleinsäuresequenz bzw. das PSE-Gen eine Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein isoliertes Volllängenprotein, das im wesentlichen homolog zu einer gesamten Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 (die von dem in SEQ ID NO: 1 gezeigten offenen Leserahmen kodiert wird) ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Protein zu mindestens etwa 50%, vorzugsweise mindestens etwa 60% und stärker bevorzugt mindestens etwa 70%, 80% oder 90% und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 95%, 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr homolog (= identisch) zu einer Aminosäuresequenz der Sequenz SEQ ID NO: 2. Bei anderen Ausführungsformen umfasst die isolierte Nukleinsäuresequenz bzw. PSE eine Aminosäuresequenz, die zu mindestens etwa 50% homolog zu einer der Aminosäuresequenzen der SEQ ID NO: 2 ist und am Stoffwechsel von zum Aufbau von Fettsäuren in einem Mikroorganismus oder einer Pflanzenzelle notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen kann oder eine oder mehrere der PUFA-verlängernden Aktivitäten hat, wobei die Verlängerung von desaturierten C16- und/oder C18-Kohlenstoffketten mit Doppelbindungen an mindestens zwei Stellen gemeint ist. The invention also provides an isolated preparation of a PSE (PSE protein). In preferred embodiments, the nucleic acid sequence or the PSE gene according to the invention comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. In a further preferred embodiment, the invention relates to an isolated full-length protein which is essentially homologous to an entire amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (the is encoded by the open reading frame shown in SEQ ID NO: 1). In another embodiment, the protein is at least about 50%, preferably at least about 60%, and more preferably at least about 70%, 80% or 90%, and most preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99 % or more homologous (= identical) to an amino acid sequence of the sequence SEQ ID NO: 2. In other embodiments, the isolated nucleic acid sequence or PSE comprises an amino acid sequence which is at least about 50% homologous to one of the amino acid sequences of SEQ ID NO: 2 and can participate in the metabolism of compounds necessary for the formation of fatty acids in a microorganism or a plant cell or in the transport of molecules across these membranes or has one or more of the PUFA-prolonging activities, the prolongation of desatured C 16 - and / or C 18 -Carbon chains with double bonds in at least two places is meant.

Alternativ kann das isolierte PSE-Protein eine Aminosäuresequenz umfassen, die von einer Nukleotidsequenz kodiert wird, die an eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 hybridisiert, z. B. unter stringenten Bedingungen hybridisiert, oder zu mindestens etwa 50%, vorzugsweise mindestens etwa 60%, stärker bevorzugt mindestens etwa 70%, 80% oder 90% und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 95%, 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr homolog dazu ist. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die bevorzugten PSE-Formen ebenfalls eine der hier beschriebenen PSE-Aktivitäten besitzen. Alternatively, the isolated PSE protein can be an amino acid sequence encoded by a nucleotide sequence attached to hybridizes a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, e.g. More colorful stringent conditions hybridized, or at least approximately 50%, preferably at least about 60%, more preferred at least about 70%, 80% or 90% and even more preferred at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to it is. It is also preferred that the preferred PSE forms also have one of the PSE activities described here.

Das PSE-Polypeptid oder ein biologisch aktiver Teil davon kann funktionsfähig mit einem nicht-PSE-Polypeptid verbunden werden, so dass ein Fusionsprotein gebildet wird. Bei bevorzugten Ausführungsformen hat dieses Fusionsprotein eine Aktivität, die sich von derjenigen der PSE allein unterscheidet. Bei anderen bevorzugten Ausführungsform nimmt dieses Fusionsprotein am Stoffwechsel von Verbindungen, die vorteilhaft zur Synthese von Lipiden und Fettsäuren, Cofaktoren und Enzymen in Mikroorganismen oder Pflanzen notwendig sind, oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teil. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen moduliert das Einbringen dieses Fusionsproteins in eine Wirtszelle die Produktion einer gewünschten Verbindung wie vorteilhaft der Synthese von PUFAS durch die Zelle. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthalten diese Fusionsproteine auch Δ-4-, Δ-5- oder Δ-6-Desaturase-Aktivitäten allein oder in Kombination. The PSE polypeptide or a biologically active part thereof can be operably linked to a non-PSE polypeptide so that a fusion protein is formed. With preferred This fusion protein has an activity that embodies differs from that of the PSE alone. With others preferred embodiment adopts this fusion protein Metabolism of compounds beneficial to the synthesis of Lipids and fatty acids, cofactors and enzymes in microorganisms or plants are necessary, or in the transport of molecules across these membranes. With particularly preferred Embodiments modulate the incorporation of this fusion protein into one Host cell producing a desired compound like advantageous for the synthesis of PUFAS by the cell. At a preferred embodiment, these fusion proteins also contain Δ-4-, Δ-5 or Δ-6 desaturase activities alone or in combination.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Feinchemikalie vorteilhaft von ungesättigten Fettsäuren und/oder Lipiden, die ungesättigte Fettsäuren enthalten. Dieses Verfahren beinhaltet entweder die Züchtung eines geeigneten Mikroorganismus oder die Züchtung von Pflanzenzellen, -geweben, -organen oder ganzen Pflanzen, umfassend die erfindungsgemäße Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 oder ihre Homologa, Derivate oder Analoga oder ein Genkonstrukt, das die SEQ ID NO: 1 oder ihre Homologa, Derivate oder Analoga umfasst, oder einen Vektor, der diese Sequenz oder das Genkonstrukt umfasst, welches die Expression eines erfindungsgemäßen PSE- Nukleinsäuremoleküls herbeiführt, so dass eine Feinchemikalie produziert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt Gewinnen einer Zelle, die eine solche erfindungsgemäße Elongase-Nukleinsäuresequenz enthält, wobei eine Zelle mit einer Elongase-Nukleinsäuresequenz, einem Genkonstrukt oder einem Vektor, welche die Expression einer erfindungsgemäßen PSE-Nukleinsäure herbeiführen, transformiert wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst dieses Verfahren ferner den Schritt Gewinnen der Feinchemikalie aus der Kultur. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform gehört die Zelle zur Ordnung der Ciliaten, zu Mikroorganismen, wie Pilzen, oder zum Pflanzenreich, insbesondere zu Ölfruchtpflanzen, besonders bevorzugt sind Mikroorganismen oder Ölfruchtpflanzen. Another aspect of the invention relates to a method for Production of a fine chemical advantageous from unsaturated Fatty acids and / or lipids, the unsaturated fatty acids contain. This process involves either breeding a suitable microorganism or the cultivation of Plant cells, tissues, organs or whole plants, comprising the Nucleotide sequence according to the invention of SEQ ID NO: 1 or its Homologs, derivatives or analogues or a gene construct that the SEQ ID NO: 1 or their homologs, derivatives or analogs, or a vector that contains this sequence or the gene construct comprises the expression of a PSE according to the invention Nucleic acid molecule brings about, making a fine chemical is produced. In a preferred embodiment the method further includes the step of recovering a cell that has a contains such elongase nucleic acid sequence according to the invention, wherein a cell with an elongase nucleic acid sequence, a Gene construct or a vector which expresses an expression bring about PSE nucleic acid according to the invention, transformed becomes. In a further preferred embodiment comprises this method further includes the step of recovering the fine chemical from culture. In a particularly preferred embodiment the cell belongs to the order of the ciliates, to microorganisms, like mushrooms, or to the plant kingdom, especially to Oilfruit plants, microorganisms or are particularly preferred Oil crops.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Verfahren zur Modulation der Produktion eines Moleküls durch einen Mikroorganismus. Diese Verfahren umfassen das Zusammenbringen der Zelle mit einer Substanz, welche die PSE-Aktivität oder die PSE-Nukleinsäureexpression moduliert, so dass eine zellassoziierte Aktivität relativ zu der gleichen Aktivität in Abwesenheit der Substanz verändert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird/werden ein oder zwei Stoffwechselweg (e) der Zelle für Lipide und Fettsäuren, Cofaktoren und Enzyme moduliert oder der Transport von Verbindungen über diese Membranen moduliert, so dass die Ausbeute oder die Rate der Produktion einer gewünschten Feinchemikalie durch diesen Mikroorganismus verbessert ist. Die Substanz, welche die PSE-Aktivität moduliert, kann eine Substanz sein, welche die PSE-Aktivität oder PSE-Nukleinsäureexpression stimuliert oder die als Zwischenprodukt bei der Fettsäurebiosynthese verwendet werden kann. Beispiele für Substanzen, welche die PSE-Aktivität oder PSE-Nukleinsäureexpression stimulieren, sind u. a. kleine Moleküle, aktive PSEs sowie PSEs-kodierende Nukleinsäuren, die in die Zelle eingebracht worden sind. Beispiele für Substanzen, welche die PSE-Aktivität oder -Expression hemmen, sind u. a. kleine Moleküle und Antisense-PSE-Nukleinsäuremoleküle. Another aspect of the invention relates to methods for Modulation of the production of a molecule by a microorganism. These methods involve bringing the cell into contact with one Substance affecting PSE activity or PSE nucleic acid expression is modulated so that a cell-associated activity relative to the same activity in the absence of the substance is changed. In a preferred embodiment one or two metabolic pathway (s) of the cell for lipids and Fatty acids, cofactors and enzymes are modulated or the transport of Connections modulated across these membranes, so the yield or the rate of production of a desired fine chemical is improved by this microorganism. The substance which modulating PSE activity can be a substance that Stimulates PSE activity or PSE nucleic acid expression or the can be used as an intermediate in fatty acid biosynthesis can. Examples of substances that have the PSE activity or Stimulate PSE nucleic acid expression, u. a. small Molecules, active PSEs and PSEs-encoding nucleic acids that Cell have been introduced. Examples of substances which inhibit PSE activity or expression may include: a. small Molecules and antisense PSE nucleic acid molecules.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Verfahren zur Modulation der Ausbeuten einer gewünschten Verbindung aus einer Zelle, umfassend das Einbringen eines Wildtyp- oder Mutanten-PSE- Gens bzw. einer erfindungsgemäßen Wildtyp- oder Mutanten-Nukleinsäure, das entweder auf einem separaten Plasmid gehalten oder in das Genom der Wirtszelle integriert wird, in eine Zelle. Bei Integration in das Genom kann die Integration zufallsgemäß sein oder durch derartige Rekombination erfolgen, dass die native Nukleinsäuresequenz oder das native Gen durch die eingebrachte Kopie ersetzt wird, wodurch die Produktion der gewünschten Verbindung durch die Zelle moduliert wird, oder durch Verwendung eines Gens in trans, so dass das Gen mit einer funktionellen Expressionseinheit, welche mindestens eine die Expression eines Gens erleichternde Sequenz und mindestens eine die Polyadenylierung eines funktionell transkribierten Gens oder der Nukleinsäuresequenz erleichternde Sequenz enthält, funktionell verbunden ist. Another aspect of the invention relates to methods for Modulation of the yields of a desired compound from a Cell comprising introducing a wild type or mutant PSE Gens or a wild-type or Mutant nucleic acid that is either kept on a separate plasmid or is integrated into the genome of the host cell, into a cell. at Integration into the genome can be random or by recombination such that the native Nucleic acid sequence or the native gene introduced by the Copy is replaced, thereby producing the desired one Connection is modulated by the cell, or by use of a gene in trans, so the gene is functional Expression unit, which at least one expression of a gene facilitating sequence and at least one Polyadenylation of a functionally transcribed gene or the Contains nucleic acid sequence facilitating sequence, functional connected is.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausbeuten modifiziert. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die gewünschte Chemikalie vermehrt, wobei unerwünschte störende Verbindungen vermindert werden können. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die gewünschte Feinchemikalie ein Lipid oder eine Fettsäure, ein Cofaktor oder ein Enzym. Bei besonders bevorzugten Ausführungsform ist diese Chemikalie eine mehrfach ungesättigte Fettsäure. Stärker bevorzugt ist sie ausgewählt aus Arachidonsäure (ARA), Eicosapentaensäure (AEP) oder Docosahexaensäure (DHA). In a preferred embodiment, the yields are modified. In another preferred embodiment the desired chemical multiplied, with unwanted disruptive Connections can be reduced. With one particularly preferred embodiment is the desired fine chemical Lipid or a fatty acid, a cofactor or an enzyme. at particularly preferred embodiment, this chemical is a polyunsaturated fatty acid. It is more preferred selected from arachidonic acid (ARA), eicosapentaenoic acid (AEP) or Docosahexaenoic acid (DHA).

Eingehende Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung stellt eine PSE-Nukleinsäure und ein Proteinmolekül bereit, die am Stoffwechsel von Lipiden und Fettsäuren, PUFA-Cofaktoren und Enzymen in dem Oomyzet Phytophthora infestans oder am Transport lipophiler Verbindungen über Membranen beteiligt sind. Die erfindungsgemäßen Verbindungen lassen sich zur Modulation der Produktion von Feinchemikalien aus Organismen, beispielsweise Mikroorganismen, wie Ciliaten, Pilzen, Hefen, Bakterien, Algen, und/oder Pflanzen, wie Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Sojabohne, Erdnuss, Baumwolle, Diestel, Brassica-Arten, wie Raps, Diestel, Canola und Rübsen, Pfeffer, Sonnenblume, Borretsch, Nachtkerze und Tagetes, Solanaceen-Pflanzen, wie Kartoffel, Tabak, Aubergine und Tomate, Vicia-Arten, Erbse, Maniok, Alfalfa, Buschpflanzen (Kaffee, Kakao, Tee), Salix-Arten, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss) und ausdauernden Gräsern und Futterfeldfrüchten, entweder direkt (z. B. wenn die Überexpression oder Optimierung eines Fettsäurebiosynthese-Proteins einen direkten Einfluss auf die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion der Fettsäure aus modifizierten Organismen hat) verwenden oder können eine indirekt Auswirkung haben, die dennoch zu einer Steigerung der Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer gewünschten Verbindung oder einer Abnahme unerwünschter Verbindungen führt (z. B. wenn die Modulation des Stoffwechsels von Lipiden und Fettsäuren, Cofaktoren und Enzymen zu Veränderungen der Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion oder der Zusammensetzung der gewünschten Verbindungen innerhalb der Zellen führt, was wiederum die Produktion einer oder mehrerer Feinchemikalien beeinflussen kann). Aspekte der Erfindung sind nachstehend weiter erläutert. The present invention provides a PSE nucleic acid and Protein molecule ready to participate in lipid and metabolism Fatty acids, PUFA cofactors and enzymes in the Oomyzet Phytophthora infestans or in the transport of lipophilic compounds Membranes are involved. The compounds of the invention can be used to modulate the production of fine chemicals Organisms, for example microorganisms, such as ciliates, fungi, Yeasts, bacteria, algae, and / or plants, such as corn, wheat, Rye, oats, triticale, rice, barley, soybean, peanut, Cotton, diesels, brassica species, such as rapeseed, diesels, and canola Turnips, pepper, sunflower, borage, evening primrose and tagetes, Solanaceae plants such as potato, tobacco, eggplant and tomato, Vicia species, peas, cassava, alfalfa, bush plants (coffee, Cocoa, tea), salix species, trees (oil palm, coconut) and perennial grasses and forage crops, either directly (e.g. if the overexpression or optimization of a Fatty acid biosynthesis protein has a direct impact on yield, Production and / or efficiency of the production of the fatty acid modified organisms) or can use one indirectly Have an impact that still increases yield, Production and / or production efficiency of a desired one Connection or a decrease in unwanted connections leads (e.g. when modulating the metabolism of lipids and Fatty acids, cofactors and enzymes to change the yield, Production and / or efficiency of production or Composition of the desired compounds within the cells, which in turn means the production of one or more fine chemicals can influence). Aspects of the invention are further below explained.

I. Feinchemikalien und PUFAsI. Fine chemicals and PUFAs

Der Begriff "Feinchemikalie" ist im Fachgebiet bekannt und umfasst Moleküle, die durch einen Organismus produziert worden sind und Anwendungen in verschiedenen Industrien finden, wie, aber nicht beschränkt auf, die pharmazeutische, Landwirtschafts-, Nahrungsmittel- und Kosmetik-Industrie. Diese Verbindungen umfassen Lipide, Fettsäuren, Cofaktoren und Enzyme usw. (wie z. B. beschrieben in Kuninaka, A. (1996) Nucleotides and related compounds, S. 561-612, in Biotechnology Bd. 6, Rehm et al., Hrsgb., VCH: Weinheim und darin enthaltenen Literaturstellen), Lipide, gesättigte und ungesättigte Fettsäuren (z. B. Arachidonsäure), Vitamine und Cofaktoren (wie beschrieben in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. A27, Vitamins, S. 443-613 (1996) VCH: Weinheim und darin enthaltenen Literaturstellen; und Ong, A. S., Niki, E., & Packer, L. (1995) Nutrition, Lipids, Health and Disease Proceedings of the UNESCO/Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia and the Society for Free Radical Research - Asien, abgehalten am 1.-3. Sept. 1994 in Penang, Malaysia, AOCS Press (1995)), Enzyme und sämtliche anderen von Gutcho (1983) in Chemicals by Fermentation, Noyes Data Corporation, ISBN: 0818805086, und darin angegebenen Literaturstellen beschriebenen Chemikalien. Der Stoffwechsel und die Verwendungen bestimmter Feinchemikalien sind nachstehend weiter erläutert. The term "fine chemical" is known in the art and includes molecules that have been produced by an organism and find applications in different industries, like, but not limited to, pharmaceutical, agricultural, Food and cosmetics industry. These connections include lipids, fatty acids, cofactors and enzymes, etc. (such as described in Kuninaka, A. (1996) Nucleotides and related compounds, pp. 561-612, in Biotechnology Vol. 6, Rehm et al., Ed., VCH: Weinheim and literature references contained therein), Lipids, saturated and unsaturated fatty acids (e.g. Arachidonic acid), vitamins and cofactors (as described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A27, Vitamins, S. 443-613 (1996) VCH: Weinheim and contained therein References; and Ong, A.S., Niki, E., & Packer, L. (1995) Nutrition, Lipids, Health and Disease Proceedings of the UNESCO / Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia and the Society for Free Radical Research - Asia on the 1st-3rd Sept. 1994 in Penang, Malaysia, AOCS Press (1995)), Enzymes and all others by Gutcho (1983) in Chemicals by Fermentation, Noyes Data Corporation, ISBN: 0818805086, and chemicals described therein. The Metabolism and uses of certain fine chemicals are explained further below.

Die Kombination verschiedener Vorläufermoleküle und Biosyntheseenzyme führt zur Herstellung verschiedener Fettsäuremoleküle, was eine entscheidende Auswirkung auf die Zusammensetzung der Membran hat. Es kann angenommen werden, dass PUFAs nicht nur einfach in Triacylglycerin, sondern auch in Membranlipide eingebaut werden. The combination of different precursor molecules and Biosynthetic enzymes lead to the production of various fatty acid molecules, what a decisive impact on the composition of the membrane Has. It can be assumed that PUFAs are not just simple Triacylglycerol, but also be incorporated into membrane lipids.

Die Synthese von Membranen ist ein gut charakterisierter Prozess, an dem eine Anzahl von Komponenten, einschließlich Lipiden als Teil der Bilayer-Membran, beteiligt sind. Die Produktion neuer Fettsäuren, wie PUFAs, kann daher neue Eigenschaften von Membranfunktionen innerhalb einer Zelle oder eines Organismus erzeugen. The synthesis of membranes is a well characterized process on which a number of components, including lipids as Part of the bilayer membrane, are involved. The production of new Fatty acids, such as PUFAs, can therefore have new properties Generate membrane functions within a cell or organism.

Zellmembranen dienen einer Vielzahl von Funktionen in einer Zelle. Zuerst und in erster Linie grenzt eine Membran den Inhalt einer Zelle von der Umgebung ab, wodurch sie der Zelle Integrität verleiht. Membranen können auch als Schranken gegenüber dem Einstrom gefährlicher oder unerwünschter Verbindungen und auch gegenüber dem Ausstrom gewünschter Verbindungen dienen. Cell membranes serve a variety of functions in one Cell. First and foremost, a membrane limits the content a cell from the environment, thereby giving cell integrity gives. Membranes can also act as barriers to this Influx of dangerous or unwanted connections and also serve against the outflow of desired connections.

Detailliertere Beschreibungen und Beteiligungen von Membranen und die beteiligten Mechanismen siehe in: Bamberg, E., et al. (1993) Charge transport of ion pumps on lipid bilayer membranes, Q. Rev. Biophys. 26: 1-25; Gennis, R. B. (1989) Pores, Channels and Transporters, in: Biomembranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg, S. 270-322; und Nikaido, H., und Saier, H. (1992) Transport proteins in bacteria: common themes in their design, Science 258: 936-942, und den in jeder dieser Literaturstellen enthaltenen Zitaten. More detailed descriptions and participations of membranes and the mechanisms involved see in: Bamberg, E., et al. (1993) Charge transport of ion pumps on lipid bilayer membranes, Q. Rev. Biophys. 26: 1-25; Gennis, R.B. (1989) Pores, Channels and Transporters, in: Biomembranes, Molecular Structure and Function, Springer: Heidelberg, pp. 270-322; and Nikaido, H., and Saier, H. (1992) Transport proteins in bacteria: common themes in their design, Science 258: 936-942, and that in everyone of these citations.

Die Lipidsynthese lässt sich in zwei Abschnitte unterteilen: die Synthese von Fettsäuren und ihre Bindung an sn-Glycerin- 3-Phosphat sowie die Addition oder Modifikation einer polaren Kopfgruppe. Übliche Lipide, die in Membranen verwendet werden, umfassen Phospholipide, Glycolipide, Sphingolipide und Phosphoglyceride. Die Fettsäuresynthese beginnt mit der Umwandlung von Acetyl-CoA entweder in Malonyl-CoA durch die Acetyl-CoA-Carboxylase oder in Acetyl-ACP durch die Acetyltransacylase. Nach einer Kondensationsreaktion bilden diese beiden Produktmoleküle zusammen Acetoacetyl-ACP, das über eine Reihe von Kondensations-, Reduktions- und Dehydratisierungsreaktionen umgewandelt wird, so dass ein gesättigtes Fettsäuremolekül mit der gewünschten Kettenlänge erhalten wird. Die Produktion der ungesättigten Fettsäuren aus diesen Molekülen wird durch spezifische Desaturasen katalysiert, und zwar entweder aerob mittels molekularem Sauerstoff oder anaerob (bezüglich der Fettsäuresynthese in Mikroorganismen siehe F. C. Neidhardt et al. (1996) E. coli und Salmonella. ASM Press: Washington, D. C., S. 612-636 und darin enthaltene Literaturstellen; Lengeler et al. (Hrsgb.) (1999) Biology of Procaryotes. Thieme: Stuttgart, New York, und die enthaltene Literaturstellen, sowie Magnuson, K., et al. (1993) Microbiological Reviews 57: 522-542 und die enthaltene Literaturstellen). Lipid synthesis can be divided into two sections: the synthesis of fatty acids and their binding to sn-glycerol 3-phosphate and the addition or modification of a polar Head group. Common lipids used in membranes include phospholipids, glycolipids, sphingolipids and Phosphoglycerides. Fatty acid synthesis begins with the conversion of Acetyl-CoA in either Malonyl-CoA through the Acetyl-CoA carboxylase or in acetyl-ACP by the acetyl transacylase. To These two product molecules form a condensation reaction together acetoacetyl-ACP, which has a series of condensation, Reduction and dehydration reactions is converted, so that a saturated fatty acid molecule with the desired one Chain length is obtained. Production of unsaturated fatty acids these molecules become specific desaturases catalyzes, either aerobically using molecular oxygen or anaerobic (regarding fatty acid synthesis in microorganisms see F.C. Neidhardt et al. (1996) E. coli and Salmonella. ASM Press: Washington, D.C., pp. 612-636 and included References; Lengeler et al. (Ed.) (1999) Biology of Procaryotes. Thieme: Stuttgart, New York, and the one included References, as well as Magnuson, K., et al. (1993) Microbiological Reviews 57: 522-542 and the references contained therein).

Vorläufer für die PUFA-Biosynthese sind beispielsweise Palmitoleinsäure, Linol- und Linolensäure. Diese C16- und/oder C18-Kohlenstoff-Fettsäuren müssen auf C20 und C22 verlängert werden, damit Fettsäuren vom Eicosa- und Docosa-Kettentyp erhalten werden. Dieses Elongieren erfolgt vorteilhaft mit den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren bzw. mit den durch diese Nukleinsäuren kodierten Proteine. Mit Hilfe verschiedener Desaturasen, wie Enzymen, welche Δ-6-Desaturase-, Δ-5- und Δ-4-Desaturaseaktivität aufweisen, können Arachidonsäure, Eicosapentensäure und Docosahexaensäure sowie verschiedene andere langkettige PUFAs erhalten, extrahiert und für verschiedene Zwecke bei Nahrungsmittel-, Futter-, Kosmetik- oder pharmazeutischen Anwendungen verwendet werden. Precursors for PUFA biosynthesis are, for example, palmitoleic acid, linoleic and linolenic acid. These C 16 and / or C 18 carbon fatty acids must be extended to C 20 and C 22 in order to obtain fatty acids of the Eicosa and Docosa chain type. This elongation is advantageously carried out with the nucleic acids according to the invention or with the proteins encoded by these nucleic acids. With the help of various desaturases, such as enzymes which have Δ-6-desaturase, Δ-5 and Δ-4-desaturase activity, arachidonic acid, eicosapentenoic acid and docosahexaenoic acid and various other long-chain PUFAs can be obtained, extracted and used for various purposes in food, Feed, cosmetic or pharmaceutical applications can be used.

Zur Herstellung langkettiger PUFAs müssen, wie oben erwähnt, die mehrfach ungesättigten C16- und/oder C16-Fettsäuren um mindestens zwei Kohlenstoffatome durch die Enzymaktivität einer Elongase verlängert werden. Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen kodieren erste Pflanzen-Elongasen, die C16- und/oder C18 -Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängern können. Nach einer Elongationsrunde führt diese Enzymaktivität zu C18- bzw. C20 -Fettsäuren, und nach zwei, drei und vier bzw. fünf Elongationsrunden zu C22-, C24- oder C26-Fettsäuren. Mit den erfindungsgemäßen Elongasen können auch längere PUFAs synthetisiert werden. Die Aktivität der erfindungsgemäßen Elongasen führt vorzugsweise zu C20- und/oder C22-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül, vorzugsweise mit drei oder vier Doppelbindungen, besonders bevorzugt drei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül. Nach der Elongation mit den erfindungsgemäßen Enzymen können weitere Desaturierungsschritte erfolgen. Daher führen die Produkte der Elongaseaktivität und der möglichen weiteren Desaturierung zu bevorzugten PUFAs mit höherem Desaturierungsgrad, wie Docosadiensäure, Arachidonsäure, ω6-Eicosatriendihomo-γ-linolensäure, Eicosapentensäure, ω3-Eicosatriensäure, ω3-Eicosatetraensäure, Docosapentaensäure oder Docosahexaensäure. Substrate dieser erfindungsgemäßen Enzymaktivität sind zum Beispiel Taxolsäure, 6,9-Octadecadiensäure, Linolsäure, γ-Linolensäure, Pinolensäure, α-Linolensäure oder Stearidonsäure. Bevorzugte Substrate sind Linolsäure, γ-Linolensäure und/oder α-Linolensäure. Die C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure können durch die erfindungsgemäße Enzymaktivität in Form der freien Fettsäure oder in Form der Ester, wie Phospholipide, Glykolipide, Sphingolipide, Phosphoglyceride, Monoacylglycerin, Diacylglycerin oder Triacylglycerin, verlängert werden. To produce long-chain PUFAs, as mentioned above, the polyunsaturated C 16 and / or C 16 fatty acids have to be extended by at least two carbon atoms through the enzyme activity of an elongase. The nucleic acid sequences according to the invention encode first plant elongases which can extend C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid by at least two carbon atoms. After an elongation round, this enzyme activity leads to C 18 or C 20 fatty acids, and after two, three and four or five rounds of elongation to C 22 , C 24 or C 26 fatty acids. Longer PUFAs can also be synthesized with the elongases according to the invention. The activity of the elongases according to the invention preferably leads to C 20 and / or C 22 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably with three or four double bonds, particularly preferably three double bonds in the fatty acid molecule. After elongation with the enzymes according to the invention, further desaturation steps can take place. Therefore, the products of the elongase activity and the possible further desaturation lead to preferred PUFAs with a higher degree of desaturation as docosadienoic, arachidonic acid, ω6-Eicosatriendihomo-γ-linolenic acid, eicosapentaenoic acid, ω3-eicosatrienoic, ω3-eicosatetraenoic, docosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid. Substrates of this enzyme activity according to the invention are, for example, taxolic acid, 6,9-octadecadienoic acid, linoleic acid, γ-linolenic acid, pinolenic acid, α-linolenic acid or stearidonic acid. Preferred substrates are linoleic acid, γ-linolenic acid and / or α-linolenic acid. The C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid can be extended by the enzyme activity according to the invention in the form of the free fatty acid or in the form of the esters, such as phospholipids, glycolipids, sphingolipids, phosphoglycerides, monoacylglycerol, diacylglycerol or triacylglycerol become.

Ferner müssen Fettsäuren anschließend an verschiedene Modifikationen transportiert und in das Triacylglycerin-Speicherlipid eingebaut werden. Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Lipidsynthese ist der Transfer von Fettsäuren auf die polaren Kopfgruppen, beispielsweise durch Glycerin-Fettsäure-Acyltransferase (siehe Frentzen, 1998, Lipid, 100(4-5): 161-166). Furthermore, fatty acids have to be added to various Modifications transported and into the triacylglycerol storage lipid to be built in. Another important step in the Lipid synthesis is the transfer of fatty acids to the polar Head groups, for example by glycerol fatty acid acyltransferase (see Frentzen, 1998, Lipid, 100 (4-5): 161-166).

Weiterhin ändert sich durch die Expression der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren in den verschiedenen Wirtsorganismen nicht nur die Zusammensetzung der Membranlipide insgesamt, sondern es verändert sich die Zusammensetzung aller Verbindungen in der Wirtszelle, die ungesättigte Fettsäuren enthalten, gegenüber den ursprünglichen Wirtszellen, die die Nukleinsäuren nicht oder nicht in diesen Mengen enthalten. Diese Veränderungen sind bei Wirtsorganismen beispielsweise Pflanzenzellen ausgeprägter, die die durch die Nukleinsäuren kodierten Proteine bzw. Enzyme natürlicherweise nicht enthalten. Durch die Expression der Nukleinsäuren entstehen dadurch neue Lipidzusammensetzungen, die ein weiterer Aspekt der Erfindung sind. Furthermore, the expression of the invention changes Nucleic acids in different host organisms not just that Total membrane lipid composition, but it changed the composition of all compounds in the host cell, which contain unsaturated fatty acids compared to original host cells that do not or do not contain the nucleic acids contained in these quantities. These changes are in Host organisms, for example, plant cells that are more pronounced proteins or enzymes encoded by the nucleic acids naturally not included. By expressing the This creates new lipid compositions that form a nucleic acid are another aspect of the invention.

Veröffentlichungen über die Pflanzen-Fettsäurebiosynthese, Desaturierung, den Lipidstoffwechsel und Membrantransport von fetthaltigen Verbindungen, die Betaoxidation, Fettsäuremodifikation und Cofaktoren, Triacylglycerin-Speicherung und -Assemblierung einschließlich der Literaturstellen darin siehe in den folgenden Artikeln: Kinney, 1997, Genetic Engeneering, Hrsgb.: JK Setlow, 19: 149-166; Ohlrogge und Browse, 1995, Plant Cell 7: 957-970; Shanklin und Cahoon, 1998, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49: 611-641; Voelker, 1996, Genetic Engeneering, Hrsgb.: JK Setlow, 18: 111-13; Gerhardt, 1992, Prog. Lipid R. 31: 397-417; Gühnemann-Schäfer & Kindl, 1995, Biochim. Biophys Acta 1256: 181-186; Kunau et al., 1995, Prog. Lipid Res. 34: 267-342; Stymne et al., 1993, in: Biochemistry and Molecular Biology of Membrane and Storage Lipids of Plants, Hrsgb.: Murata und Somerville, Rockville, American Society of Plant Physiologists, 150-158, Murphy & Ross 1998, Plant Journal. 13(1): 1-16. Publications on plant fatty acid biosynthesis, Desaturation, lipid metabolism and membrane transport of fatty compounds, beta oxidation, Fatty acid modification and cofactors, triacylglycerol storage and - For assembly, including references, see in the following articles: Kinney, 1997, Genetic Engeneering, Editor: JK Setlow, 19: 149-166; Ohlrogge and Browse, 1995, Plant Cell 7: 957-970; Shanklin and Cahoon, 1998, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49: 611-641; Voelker, 1996, Genetic Engineering, Ed .: JK Setlow, 18: 111-13; Gerhardt, 1992, prog. Lipid R. 31: 397-417; Gühnemann-Schäfer & Kindl, 1995, Biochim. Biophys Acta 1256: 181-186; Kunau et al., 1995, Prog. Lipid Res. 34: 267-342; Stymne et al., 1993, in: Biochemistry and Molecular Biology of Membrane and Storage Lipids of Plants, ed .: Murata and Somerville, Rockville, American Society of Plant Physiologists, 150-158, Murphy & Ross 1998, Plant Journal. 13 (1): 1-16.

Vitamine, Cofaktoren und Nutrazeutika, wie PUFAs, umfassen eine Gruppe von Molekülen, die höhere Tiere nicht mehr synthetisieren können und somit aufnehmen müssen oder die höhere Tiere nicht mehr ausreichend selbst herstellen können und somit zusätzlich aufnehmen müssen, obwohl sie leicht von anderen Organismen, wie Bakterien, synthetisiert werden. Die Biosynthese dieser Moleküle in Organismen, die sie produzieren können, wie in Bakterien, ist im großen und ganzen charakterisiert worden (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins", Bd. A27, S. 443-613, VCH: Weinheim, 1996; Michal, G. (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley & Sons; Ong, A. S., Niki, E., & Packer, L. (1995) "Nutrition, Lipids, Health and Disease" Proceedings of the UNESCO/Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia and the Society for Free Radical Research Asia, abgehalten am 1.-3. Sept. 1994 in Penang, Malaysia, AOCS Press, Champaign, IL X, 374 S). Vitamins, cofactors and nutraceuticals, such as PUFAs, include one A group of molecules that higher animals no longer synthesize can and must therefore take up or the higher animals not can produce more adequately and thus additionally need to absorb, although easily from other organisms, such as Bacteria to be synthesized. The biosynthesis of these molecules in organisms that they can produce, such as bacteria, has been broadly characterized (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins", Vol. A27, Pp. 443-613, VCH: Weinheim, 1996; Michal, G. (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley &Sons; Ong, A.S., Niki, E., & Packer, L. (1995) "Nutrition, Lipids, Health and Disease" Proceedings of the UNESCO / Confederation of Scientific and Technological Associations in Malaysia and the Society for Free Radical Research Asia, held on 1-3 Sept. 1994 in Penang, Malaysia, AOCS Press, Champaign, IL X, 374 S).

Die oben erwähnten Moleküle sind entweder selbst biologisch aktive Moleküle oder Vorstufen biologisch aktiver Substanzen, die entweder als Elektronenüberträger oder Zwischenprodukte bei einer Vielzahl von Stoffwechselwegen dienen. Diese Verbindungen haben neben ihrem Nährwert auch einen signifikanten industriellen Wert als Farbstoffe, Antioxidantien und Katalysatoren oder andere Verarbeitungshilfstoffe. (Einen Überblick über Struktur, Aktivität und industrielle Anwendungen dieser Verbindungen siehe z. B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins", Bd. A27, S. 443-613, VCH: Weinheim, 1996). Mehrfach ungesättigte Fettsäuren haben verschiedene Funktionen und gesundheitsfördernde Wirkungen, beispielsweise bei koronarer Herzerkrankung, Entzündungsmechanismen, Kinderernährung usw. Veröffentlichungen und Literaturstellen, einschließlich darin zitierter Literaturstellen, siehe in: Simopoulos, 1999, Am. J. Clin. Nutr. 70 (3. Suppl.): 560-569, Takahata et al., Biosc. Biotechnol. Biochem. 1998, 62(11): 2079-2085, Willich und Winther, 1995, Deutsche Medizinische Wochenschrift 120(7): 229ff. Sie sind außerdem wichtige Ausgangsstoffe für die Synthese von Verbindungen, die wichtige biologische Vorgänge innerhalb des Organismus steuern. Sie finden deshalb beispielsweise in verschiedenen diätischen Lebensmitteln oder Medikamenten Anwendung. The molecules mentioned above are either biological themselves active molecules or precursors of biologically active substances that either as an electron carrier or as an intermediate in one Serve a variety of metabolic pathways. Have these connections in addition to their nutritional value, also a significant industrial value as dyes, antioxidants and catalysts or others Processing aids. (An overview of structure, activity and for industrial applications of these compounds see e.g. B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Vitamins", Vol. A27, pp. 443-613, VCH: Weinheim, 1996). Polyunsaturated Fatty acids have different functions and are beneficial to health Effects, for example in coronary heart disease, Inflammation mechanisms, child nutrition, etc. publications and references, including those cited therein References, see in: Simopoulos, 1999, Am. J. Clin. Nutr. 70 (3rd Suppl.): 560-569, Takahata et al., Biosc. Biotechnol. Biochem. 1998, 62 (11): 2079-2085, Willich and Winther, 1995, German Medical weekly 120 (7): 229ff. You are also important starting materials for the synthesis of compounds that control important biological processes within the organism. You can therefore find them, for example, in various dietary ones Food or medication application.

II. Elemente und Verfahren der ErfindungII. Elements and methods of the invention

Die vorliegende Erfindung beruht zumindest teilweise auf der Entdeckung eines neuen Moleküls, das hier als PSE-Nukleinsäure- und -Proteinmoleküle bezeichnet wird, welche eine Wirkung auf die Produktion von Zellmembranen oder Fettsäuren wie in Physcomitrella patens, Ceratodon purpureus und/oder Phytophthora infestans ausüben und beispielsweise die Bewegung von Molekülen über diese Membranen beeinflussen. Bei einer Ausführungsform nehmen die PSE-Moleküle am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen und/oder Fettsäuren in Organismen, wie Mikroorganismen und Pflanzen, notwendigen Verbindungen teil oder beeinflussen indirekt den Transport von Molekülen über diese Membranen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Aktivität der erfindungsgemäßen PSE-Moleküle zur Regulation der Produktion von Membrankomponenten und des Membrantransports eine Auswirkung auf die Produktion der gewünschten Feinchemikalie durch diesen Organismus. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Aktivität der erfindungsgemäßen PSE-Moleküle moduliert, so dass die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion der Stoffwechselwege von Mikroorganismen oder Pflanzen, welche die erfindungsgemäßen PSEs regulieren, moduliert sind und die Effizienz des Transport von Verbindungen durch die Membranen verändert ist, was entweder direkt oder indirekt die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer gewünschten Feinchemikalie durch Mikroorganismen und Pflanzen moduliert. The present invention is based at least in part on the Discovery of a new molecule, which is called PSE nucleic acid and protein molecules, which have an effect on the production of cell membranes or fatty acids as in Physcomitrella patens, Ceratodon purpureus and / or Phytophthora exercise infestans and, for example, the movement of molecules influence over these membranes. In one embodiment take the PSE molecules from the metabolism to build up Cell membranes and / or fatty acids in organisms, such as microorganisms and plants, necessary connections in part or influence indirectly the transport of molecules across these membranes. In a preferred embodiment, the activity of PSE molecules according to the invention for regulating the production of Membrane components and membrane transport have an impact on the production of the desired fine chemical by this Organism. In a particularly preferred embodiment modulates the activity of the PSE molecules according to the invention, so that the yield, production and / or efficiency of production the metabolic pathways of microorganisms or plants, which regulate the PSEs according to the invention, are modulated and the Efficiency of the transport of connections through the membranes is changed, which is either directly or indirectly the yield, Production and / or production efficiency of a desired one Fine chemical modulated by microorganisms and plants.

Der Begriff PSE oder PSE-Polypeptid umfasst Proteine, die am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Organismen, wie Mikroorganismen und Pflanzen, notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen. Beispiele für PSEs sind in der SEQ ID NO: 1 oder ihren Homologa, Derivaten oder Analoga offenbart. Die Begriffe PSE oder PSE- Nukleinsäuresequenz(en) umfassen Nukleinsäuresequenzen, die eine PSE kodieren und bei denen ein Teil eine kodierende Region und ebenfalls entsprechende 5'- und 3'-untranslatierte Sequenzbereiche ist. Beispiele für PSE-Gene sind die in SEQ ID NO: 1 dargestellten. Die Begriffe Produktion oder Produktivität sind im Fachgebiet bekannt und beinhalten die Konzentration des Fermentationsproduktes (zum Beispiel der gewünschten Feinchemikalie), das in einer bestimmten Zeitspanne und einem bestimmten Fermentationsvolumen gebildet wird (z. B. kg Produkt pro Stunde pro Liter). Der Begriff Effizienz der Produktion umfasst die Zeit, die zur Erzielung einer bestimmten Produktionsmenge nötig ist (z. B. wie lange die Zelle zur Aufrichtung einer bestimmten Durchsatzrate einer Feinchemikalie benötigt). Der Begriff Ausbeute oder Produkt/Kohlenstoff-Ausbeute ist im Fachgebiet bekannt und umfasst die Effizienz der Umwandlung der Kohlenstoffquelle in das Produkt (d. h. die Feinchemikalie). Dies wird gewöhnlich beispielsweise ausgedrückt als kg Produkt pro kg Kohlenstoffquelle. Durch Erhöhen der Ausbeute oder Produktion der Verbindung wird die Menge der gewonnenen Moleküle oder der geeigneten gewonnenen Moleküle dieser Verbindung in einer bestimmten Kulturmenge über einen festgelegten Zeitraum erhöht. Die Begriffe Biosynthese oder Biosyntheseweg sind im Fachgebiet bekannt und umfassen die Synthese einer Verbindung, vorzugsweise einer organischen Verbindung, durch eine Zelle aus Zwischenverbindungen, beispielsweise in einem Mehrschritt- und/oder stark regulierten Prozess. Die Begriffe Abbau oder Abbauweg sind im Fachgebiet bekannt und umfassen die Spaltung einer Verbindung, vorzugsweise einer organischen Verbindung, durch eine Zelle in Abbauprodukte (allgemeiner gesagt, kleinere oder weniger komplexe Moleküle) beispielsweise in einem Mehrschritt- und/oder stark regulierten Prozess. Der Begriff Stoffwechsel ist im Fachgebiet bekannt und umfasst die Gesamtheit der biochemischen Reaktionen, die in einem Organismus stattfinden. Der Stoffwechsel einer bestimmten Verbindung (z. B. der Stoffwechsel einer Fettsäure) umfasst dann die Gesamtheit der Biosynthese-, Modifikations- und Abbauwege dieser Verbindung in der Zelle, die diese Verbindung betreffen. The term PSE or PSE polypeptide includes proteins that are on Metabolism of to build cell membranes in organisms, such as microorganisms and plants, necessary compounds or participate in the transport of molecules across these membranes. Examples of PSEs are in SEQ ID NO: 1 or their homologs, Derivatives or analogs disclosed. The terms PSE or PSE Nucleic acid sequence (s) include nucleic acid sequences that encode a PSE and part of which is a coding region and also corresponding 5'- and 3'-untranslated Sequence areas is. Examples of PSE genes are those in SEQ ID NO: 1 shown. The terms production or productivity are known in the art and include the concentration of Fermentation product (for example the desired one Fine chemical), which in a certain period of time and one certain fermentation volume is formed (e.g. kg product per hour per liter). The concept of production efficiency includes the time it takes to achieve a particular Production quantity is necessary (e.g. how long the cell takes to erect one certain throughput rate of a fine chemical is required). The The term yield or product / carbon yield is in Known in the art and includes the efficiency of converting the Carbon source in the product (i.e. the fine chemical). This is usually expressed, for example, as kg of product per kg Carbon source. By increasing yield or production the compound is the amount of molecules obtained or the appropriate obtained molecules of this compound in one certain amount of culture increased over a specified period. The terms biosynthesis or biosynthetic pathway are in the specialist field known and involve the synthesis of a compound, preferably an organic compound, through a cell Interconnections, for example in a multi-step and / or strong regulated process. The terms degradation or degradation route are in Known in the art and include splitting a connection, preferably an organic compound, through a cell in breakdown products (more generally, smaller or fewer complex molecules) for example in a multi-step and / or highly regulated process. The term metabolism is in the Known in the field and encompasses the entirety of biochemical Reactions that take place in an organism. The Metabolism of a certain compound (e.g. the metabolism a fatty acid) then encompasses all of the biosynthesis, Modification and degradation routes of this connection in the cell, that concern this connection.

Bei einer anderen Ausführungsform können die erfindungsgemäßen PSE-Moleküle die Produktion eines gewünschten Moleküls, wie einer Feinchemikalie, in einem Mikroorganismus oder in Pflanzen modulieren. Es gibt eine Reihe von Mechanismen, durch die die Veränderung einer erfindungsgemäßen PSR die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer Feinchemikalie aus einem Mikroorganismus- oder Pflanzenstamm, die dieses veränderte Protein enthalten, direkt beeinflussen kann. Die Anzahl oder Aktivität von PSEs, die am Transport von Feinchemikalienmolekülen innerhalb oder aus der Zelle beteiligt sind, kann erhöht werden, so dass größere Mengen dieser Verbindungen über Membranen transportiert werden, aus denen sie leichter gewonnen und ineinander umgewandelt werden. Ferner sind Fettsäuren, Triacylglycerine und/oder Lipide selbst wünschenswerte Feinchemikalien; durch Optimierung der Aktivität oder Steigern der Anzahl einer oder mehrerer erfindungsgemäßer PSEs, die an der Biosynthese dieser Verbindungen beteiligt sind, oder durch Stören der Aktivität einer oder mehrerer PSEs, die am Abbau dieser Verbindungen beteiligt sind, kann es möglich sein, die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion von Fettsäure- und Lipidmolekülen aus Organismen, wie Mikroorganismen oder Pflanzen, zu erhöhen. In another embodiment, the inventive PSE molecules like the production of a desired molecule a fine chemical, in a microorganism or in plants modulate. There are a number of mechanisms through which the Changing a PSR according to the invention, the yield, production and / or production efficiency of a fine chemical a microorganism or plant strain that changed it Contain protein, can directly affect. The number or Activity of PSEs involved in the transport of fine chemical molecules involved within or out of the cell can be increased so larger amounts of these compounds across membranes are transported, from which they are more easily extracted and into one another being transformed. Also fatty acids are triacylglycerols and / or lipids themselves desirable fine chemicals; by Optimizing activity or increasing the number of one or of several PSEs according to the invention which are involved in the biosynthesis of these Connections are involved, or by disrupting the activity one or more PSEs involved in breaking down these connections involved, it may be possible the yield, production and / or efficiency of production of fatty acid and Lipid molecules from organisms, such as microorganisms or plants, to increase.

Die Mutagenese der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren bzw. PSE-Gene kann auch PSEs mit veränderten Aktivitäten hervorbringen, welche die Produktion einer oder mehrerer gewünschter Feinchemikalien aus Mikroorganismen oder Pflanzen indirekt beeinflussen. Beispielsweise können erfindungsgemäße PSEs, die am Export von Abfallprodukten beteiligt sind, eine größere Anzahl oder höhere Aktivität aufweisen, so dass die normalen Stoffwechselabfälle der Zelle (deren Menge möglicherweise aufgrund der Überproduktion der gewünschten Feinchemikalie erhöht ist) effizient exportiert werden, bevor sie die Moleküle in der Zelle schädigen können (was die Lebensfähigkeit der Zelle herabsetzen würde) oder die Feinchemikalien-Biosynthesewege stören können (was die Ausbeute, Produktion oder Effizienz der Produktion einer gewünschten Feinchemikalie senken würde). Die relativ großen intrazellulären Mengen der gewünschten Feinchemikalie selbst können ferner für die Zelle toxisch sein, so dass man durch Steigern der Aktivität oder Anzahl von Transportern, die diese Verbindungen aus der Zelle exportieren können, die Lebensfähigkeit der Zelle in Kultur steigern kann, was wiederum zu einer größeren Anzahl an Zellen in der Kultur führt, welche die gewünschte Feinchemikalie produzieren. Die erfindungsgemäßen PSEs können auch so manipuliert werden, dass die entsprechenden Mengen unterschiedlicher Lipid- und Fettsäuremoleküle produziert werden. Dies kann eine erhebliche Auswirkung auf die Lipidzusammensetzung der Zellmembran haben. Da jeder Lipidtyp unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweist, kann eine Veränderung der Lipidzusammensetzung einer Membran die Membranfluidität signifikant verändern. Änderungen der Membranfluidität können den Transport von Molekülen über die Membran sowie die Integrität der Zelle beeinflussen, was jeweils eine erhebliche Auswirkung auf die Produktion von Feinchemikalien aus Mikroorganismen und Pflanzen in Fermentationskultur im großen Maßstab hat. Pflanzenmembranen verleihen spezifische Eigenschaften, wie Toleranz gegenüber Wärme, Kälte, Salz, Trockenheit sowie Toleranz gegen Pathogene, wie Bakterien und Pilze. Daher kann die Modulation der Membrankomponenten eine grundlegende Wirkung auf die Überlebensfähgikeit der Pflanzen unter den oben genannten Stressparametern haben. Dies kann über Änderungen in Signalkaskaden oder direkt über die veränderte Membranzusammensetzung erfolgen (siehe zum Beispiel: Chapman, 1998, Trends in Plant Science, 3(11): 419-426) und Signalkaskaden (siehe Wang 1999, Plant Physiology, 120: 645-651) oder die Kältetoleranz, wie offenbart in WO 95/18222, beeinflussen. The mutagenesis of the nucleic acids or PSE genes according to the invention can also produce PSEs with changed activities, which the production of one or more desired fine chemicals indirectly from microorganisms or plants. For example, PSEs according to the invention which are involved in the export of Waste products are involved, a larger number or higher Have activity so that the normal metabolic waste of the Cell (its amount may be due to overproduction the desired fine chemical is increased) efficiently exported before they can damage the molecules in the cell (what would reduce cell viability) or Fine chemical biosynthetic pathways (which affects the yield, Production or production efficiency of a desired one Would lower fine chemical). The relatively large intracellular Amounts of the desired fine chemical itself can also be used for the cell will be toxic so you can by increasing the activity or number of transporters that make these connections from the Cell export, cell viability in culture can increase, which in turn leads to a larger number of cells in the culture that carries the desired fine chemical to produce. The PSEs according to the invention can also be manipulated in this way that the corresponding amounts of different lipid and fatty acid molecules are produced. This can be a significant impact on the lipid composition of the cell membrane to have. Because each lipid type has different physical Features can change the Lipid composition of a membrane significantly increases membrane fluidity change. Changes in membrane fluidity can transport of molecules across the membrane as well as the integrity of the cell affect what each has a significant impact on the Production of fine chemicals from microorganisms and plants in fermentation culture on a large scale. plant membranes impart specific properties, such as tolerance towards Heat, cold, salt, dryness and tolerance to pathogens, like bacteria and fungi. Therefore, the modulation of the Membrane components have a fundamental impact on survivability of the plants under the stress parameters mentioned above. This can be done via changes in signal cascades or directly via the modified membrane composition take place (see for example: Chapman, 1998, Trends in Plant Science, 3 (11): 419-426) and Signal cascades (see Wang 1999, Plant Physiology, 120: 645-651) or the cold tolerance as disclosed in WO 95/18222, influence.

Die erfindungsgemäßen isolierten Nukleinsäuresequenzen sind im Genom eines Phytophthora infestans- Stamms enthalten, die beispielsweise über die Sammlungen wie ATCC oder DSM verfügbar sind. Die Nukleotidsequenz der isolierten Physcomitrella patens- cDNA und die abgeleiteten Aminosäuresequenzen der Phytophthora infestans -PSEs sind in den SEQ ID NO: 1 bzw. 2 gezeigt. Es wurden Computeranalysen durchgeführt, die diese Nukleotidsequenzen als Sequenzen klassifizierten und/oder identifizierten, die am Stoffwechsel von Zellmembrankomponenten beteiligte Proteine oder am Transport von Verbindungen über Zellmembranen bzw. Fettsäuren beteiligte Proteine kodieren. Ein EST mit der Datenbankeingabe- Nr. 08_ck19_b07 des Erfinders ist Teil der gezeigten Sequenz in SEQ ID NO: 1. Inzwischen wurden diese ESTs umbenannt, was zu dem überarbeiteten Namen: pp001019019f führte. Auf analoge Weise wurde das partielle Polypeptid als pp001019019f bezeichnet. Das vollständige Fragment-Insert des ESTs pp001019019f wurde sequenziert und ergab die SEQ ID NO: 1, welche die vollständige Sequenz von pp001019019f zeigt. Sie enthält eine vollständigen, funktionell aktiven Klon, von dem sich nach spezifischer Expression in Hefe herausstellte, dass er die gewünschte Substratspezifität aufwies, wie im Beispielteil gezeigt ist. Auch Hefen sind geeignete erfindungsgemäße Organismen, beispielsweise als Wirtszellen für die erfindungsgemäßen Gene, Genkonstrukte oder Vektoren. The isolated nucleic acid sequences according to the invention are in the Genome of a Phytophthora infestans strain, which for example available through collections such as ATCC or DSM are. The nucleotide sequence of the isolated Physcomitrella patens cDNA and the deduced amino acid sequences of the Phytophthora infestans -PSEs are shown in SEQ ID NO: 1 and 2, respectively. There were Computer analysis performed these nucleotide sequences as Sequences classified and / or identified that on Metabolism of cell membrane components or proteins involved in Transport of compounds across cell membranes or fatty acids encode involved proteins. An EST with database entry No. 08_ck19_b07 of the inventor is part of the sequence shown in FIG SEQ ID NO: 1. Meanwhile, these ESTs have been renamed, resulting in the revised name: pp001019019f led. In an analogous way the partial polypeptide was named pp001019019f. The full fragment insert of EST pp001019019f was sequenced and gave SEQ ID NO: 1, which is the complete Sequence of pp001019019f shows. It contains a complete, functionally active clone, of which is more specific Expression in yeast turned out to be the one he wanted Had substrate specificity, as shown in the example part. Yeasts are also suitable organisms according to the invention, for example as host cells for the genes according to the invention, Gene constructs or vectors.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch Proteine mit einer Aminosäuresequenz, die im wesentlichen homolog (= identisch) zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 ist. Wie hier verwendet, ist ein Protein mit einer Aminosäuresequenz, die im wesentlichen homolog zu einer ausgewählten Aminosäuresequenz ist, zu mindestens etwa 50% homolog zu der ausgewählten Aminosäuresequenz, z. B. der gesamten ausgewählten Aminosäuresequenz. Ein Protein mit einer Aminosäuresequenz, die im wesentlichen homolog zu einer ausgewählten Aminosäuresequenz ist, kann auch zu mindestens etwa 50 bis 60%, vorzugsweise mindestens etwa 60 bis 70% und stärker bevorzugt mindestens etwa 70 bis 80%, 80 bis 90% oder 90 bis 95% und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr homolog zu einer ausgewählten Aminosäuresequenz sein. The present invention also relates to proteins with a Amino acid sequence that is essentially homologous (= identical) to one Amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. As used here is a protein with an amino acid sequence that is essentially is homologous to a selected amino acid sequence at least about 50% homologous to the selected amino acid sequence, z. B. the entire selected amino acid sequence. A protein with an amino acid sequence that is essentially homologous to a selected amino acid sequence can also be at least about 50 to 60%, preferably at least about 60 to 70% and more preferably at least about 70 to 80%, 80 to 90% or 90 to 95% and most preferably at least about 96%, 97%, 98%, 99% or more homologous to a selected amino acid sequence his.

Die erfindungsgemäße PSE oder der biologisch aktive Teil oder das Fragment davon kann am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Mikroorganismen oder Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen oder eine oder mehrere der zur Elongation von C18-PUFAs benötigten Aktivitäten besitzen, so dass C22- oder C24-PUFAs sowie verwandte PUFAs erhalten werden. The PSE according to the invention or the biologically active part or the fragment thereof can participate in the metabolism of compounds necessary for the construction of cell membranes in microorganisms or plants or in the transport of molecules across these membranes or can have one or more of the activities required for the elongation of C 18 PUFAs , so that C 22 or C 24 PUFAs and related PUFAs are obtained.

Verschiedene Aspekte der Erfindung sind eingehender in den folgenden Unterabschnitten beschrieben. Various aspects of the invention are further discussed in the following subsections.

A. Isolierte NukleinsäuremoleküleA. Isolated nucleic acid molecules

Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine isolierte Nukleinsäure, die von einem Oomyzet stammt und ein Polypeptid kodiert, das C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängert. One embodiment of the invention is an isolated nucleic acid derived from an oomycete and encoding a polypeptide that extends C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid by at least two carbon atoms.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist eine isolierte Nukleinsäure, umfassend eine Nukleotidsequenz, die ein Polypeptid kodiert, das C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure verlängert, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus

  • a) einer in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleinsäuresequenz,
  • b) einer Nukleinsäuresequenz, die gemäß dem degenerierten genetischen Code von der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz stammt,
  • c) Derivate der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, die Polypeptide mit mindestens 50% Homologie zu der Sequenz kodiert, die die Aminosäuresequenzen in SEQ ID NO: 2 kodiert, wobei die Sequenz als C16- oder C18-Elongase wirkt.
Another embodiment of the invention is an isolated nucleic acid comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide that extends C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid, selected from the group consisting of
  • a) a nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
  • b) a nucleic acid sequence which, according to the degenerate genetic code, comes from the sequence shown in SEQ ID NO: 1,
  • c) Derivatives of the sequence shown in SEQ ID NO: 1, which encodes polypeptides with at least 50% homology to the sequence which encodes the amino acid sequences in SEQ ID NO: 2, the sequence acting as a C 16 or C 18 elongase.

Die oben genannte erfindungsgemäße Nukleinsäure stammt von Organismen, wie Ciliaten, Pilzen, Algen oder Dinoflagellaten, die PUFAs synthetisieren können, vorzugsweise von Pflanzen oder Pilzen, besonders bevorzugt aus der Gattung Phytophthora und am stärksten bevorzugt von Phytophthora infestans. The above-mentioned nucleic acid according to the invention comes from Organisms such as ciliates, fungi, algae or dinoflagellates, that can synthesize PUFAs, preferably from plants or Mushrooms, particularly preferably from the genus Phytophthora and am most preferred by Phytophthora infestans.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft isolierte Nukleinsäuremoleküle, die PSE-Polypeptide oder biologisch aktive Teile davon kodieren, sowie Nukleinsäurefragmente, die zur Verwendung als Hybridisierungssonden oder Primer zur Identifizierung oder Amplifizierung einer PSE-kodierenden Nukleinsäure (z. B. PSE-DNA) ausreichen. Der Begriff "Nukleinsäuremolekül", wie hier verwendet, soll einzelsträngige oder doppelsträngige DNA-Moleküle (z. B. cDNA oder genomische DNA) und/oder RNA-Moleküle (z. B. mRNA) sowie DNA- oder RNA-Analoga, die mittels Nukleotidanaloga erzeugt werden, oder DNA/RNA-Hybride umfassen. Dieser Begriff umfasst zudem die am 3'- und am 5'-Ende des kodierenden Genbereichs gelegene untranslatierte Sequenz: mindestens etwa 100 Nukleotide der Sequenz stromaufwärts des 5'-Endes des kodierenden Bereichs und mindestens etwa 20 Nukleotide der Sequenz stromabwärts des 3'-Endes des kodierenden Genbereichs. Das Nukleinsäuremolekül kann einzelsträngig oder doppelsträngig sein, ist aber vorzugsweise doppelsträngige DNA. Ein "isoliertes" Nukleinsäuremolekül wird von anderen Nukleinsäuremolekülen abgetrennt, die in der natürlichen Quelle der Nukleinsäure vorliegen. Eine "isolierte" Nukleinsäure hat vorzugsweise keine Sequenzen, welche die Nukleinsäure in der genomischen DNA des Organismus, aus dem die Nukleinsäure stammt, natürlicherweise flankieren (z. B. Sequenzen, die sich an den 5'- und 3'-Enden der Nukleinsäure befinden). Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das isolierte PSE-Nukleinsäuremolekül zum Beispiel weniger als etwa 5 kb, 4 kb, 3 kb, 2 kb, 1 kb, 0,5 kb oder 0,1 kb an Nukleotidsequenzen enthalten, die natürlicherweise das Nukleinsäuremolekül in der genomischen DNA der Zelle, aus der die Nukleinsäure stammt (z. B. eine Physcomitrella patens-Zelle) flankieren. Ein "isoliertes" Nukleinsäuremolekül, wie ein cDNA- Molekül, kann überdies im wesentlichen frei von anderem zellulären Material oder Kulturmedium sein, wenn es durch rekombinante Techniken hergestellt wird, oder frei von chemischen Vorstufen oder anderen Chemikalien sein, wenn es chemisch synthetisiert wird. One aspect of the invention relates to isolated Nucleic acid molecules, the PSE polypeptides or biologically active parts thereof encode, as well as nucleic acid fragments for use as Hybridization probes or primers for identification or Amplification of a PSE-encoding nucleic acid (e.g. PSE-DNA) suffice. The term "nucleic acid molecule" as used herein should be single-stranded or double-stranded DNA molecules (e.g. cDNA or genomic DNA) and / or RNA molecules (e.g. mRNA) as well as DNA or RNA analogs that are generated using nucleotide analogs, or DNA / RNA hybrids. This term also includes the located at the 3 'and 5' ends of the coding gene region untranslated sequence: at least about 100 nucleotides of the sequence upstream of the 5 'end of the coding region and at least about 20 nucleotides of the sequence downstream of the 3 'end of the coding gene region. The nucleic acid molecule can be single-stranded or double-stranded, but is preferred double-stranded DNA. An "isolated" nucleic acid molecule is from other nucleic acid molecules separated in the natural Source of the nucleic acid are present. An "isolated" nucleic acid preferably has no sequences which the nucleic acid in the genomic DNA of the organism from which the nucleic acid originates, flank naturally (e.g. sequences that are located at the 5'- and 3 'ends of the nucleic acid). At different Embodiments can be used to isolate the isolated PSE nucleic acid molecule Example less than about 5 kb, 4 kb, 3 kb, 2 kb, 1 kb, 0.5 kb or contain 0.1 kb of nucleotide sequences that are natural the nucleic acid molecule in the genomic DNA of the cell from which the nucleic acid originates (e.g. a Physcomitrella patens cell) flank. An "isolated" nucleic acid molecule, such as a cDNA Molecule, moreover, can be essentially free of anything else cellular material or culture medium if by recombinant Techniques are manufactured, or free of chemical precursors or other chemicals if it is chemically synthesized becomes.

Ein erfindungsgemäßes Nukleinsäuremolekül, z. B. ein Nukleinsäuremolekül mit einer Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 oder eines Teils davon, kann unter Verwendung molekularbiologischer Standardtechniken und der hier bereitgestellten Sequenzinformation isoliert werden. Beispielsweise kann eine Phytophthora infestans cDNA aus einer P. infestans-Bank isoliert werden, indem die vollständige SEQ ID NO: 1 oder ein Teil davon als Hybridisierungssonde sowie Standard-Hybridisierungstechniken (wie z. B. beschrieben in Sambrook et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual. 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) verwendet werden. Überdies lässt sich ein Nukleinsäuremolekül, umfassend eine vollständige Sequenz der SEQ ID NO: 1 oder einen Teil davon, durch Polymerasekettenreaktion isolieren, wobei Oligonukleotidprimer, die auf der Basis dieser Sequenz oder von Teilen davon, insbesondere Regionen um His-Box-Motive, siehe Shanklin et al. (1994) Biochemistry 33, 12787-12794, erstellt wurden, verwendet werden (z. B. kann ein Nukleinsäuremolekül, umfassend die vollständigen Sequenz der SEQ ID NO: 1 oder einen Teil davon, durch Polymerasekettenreaktion unter Verwendung von Oligonukleotidprimern isoliert werden, die auf der Basis dieser gleichen Sequenz der SEQ ID NO: 1 erstellt worden sind). Zum Beispiel lässt sich mRNA aus Oomyzetenzellen isolieren (z. B. durch das Guanidiniumthiocyanat-Extraktionsverfahren von Chirgwin et al. (1979) Biochemistry 18: 5294-5299) und cDNA mittels Reverser Transkriptase (z. B. Moloney-MLV-Reverse-Transkriptase, erhältlich von Gibco/BRL, Bethesda, MD, oder AMV-Reverse-Transkriptase, erhältlich von Seikagaku America, Inc., St. Petersburg, FL) herstellen. Synthetische Oligonukleotidprimer zur Amplifizierung mittels Polymerasekettenreaktion lassen sich auf der Basis einer der in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen erstellen. Eine erfindungsgemäße Nukleinsäure kann unter Verwendung von cDNA oder alternativ von genomischer DNA als Matrize und geeigneten Oligonukleotidprimern gemäß Standard-PCR-Amplifikationstechniken amplifiziert werden. Die so amplifizierte Nukleinsäure kann in einen geeigneten Vektor kloniert werden und mittels DNA-Sequenzanalyse charakterisiert werden. Oligonukleotide, die einer PSE- Nukleotidsequenz entsprechen, können durch Standard-Syntheseverfahren, beispielsweise mit einem automatischen DNA-Synthesegerät, hergestellt werden. A nucleic acid molecule according to the invention, e.g. B. a Nucleic acid molecule with a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or part of it can be used using molecular biology Standard techniques and the provided here Sequence information can be isolated. For example, a Phytophthora infestans cDNA are isolated from a P. infestans library, by using the full SEQ ID NO: 1 or part of it as Hybridization probe as well as standard hybridization techniques (as described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning: Laboratory manual. 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) can be used. Moreover, one can Nucleic acid molecule comprising a complete sequence of SEQ ID NO: 1 or isolate part of it by polymerase chain reaction, wherein Oligonucleotide primers based on this sequence or by For parts of it, especially regions around His box motifs, see Shanklin et al. (1994) Biochemistry 33, 12787-12794 have been used (e.g. a nucleic acid molecule, comprising the complete sequence of SEQ ID NO: 1 or one Part of it, by polymerase chain reaction using Oligonucleotide primers are isolated based on this same sequence of SEQ ID NO: 1 have been created). To the For example, mRNA can be isolated from oomycete cells (e.g. by the guanidinium thiocyanate extraction method by Chirgwin et al. (1979) Biochemistry 18: 5294-5299) and reverse cDNA Transcriptase (e.g. Moloney MLV reverse transcriptase available from Gibco / BRL, Bethesda, MD, or AMV reverse transcriptase, available from Seikagaku America, Inc., St. Petersburg, FL) produce. Synthetic oligonucleotide primers for amplification by means of a polymerase chain reaction on the basis of a create the nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 1. A The nucleic acid according to the invention can be used using cDNA or alternatively from genomic DNA as a template and suitable Oligonucleotide primers according to standard PCR amplification techniques be amplified. The nucleic acid amplified in this way can be in a suitable vector can be cloned and by means of DNA sequence analysis can be characterized. Oligonucleotides that a PSE Nucleotide sequence can correspond by Standard synthesis methods, for example with an automatic DNA synthesizer.

Die in SEQ ID NO: 1 gezeigte cDNA umfasst Sequenzen, die PSEs kodieren, (d. h. den "kodierenden Bereich") sowie 5'-untranslatierte Sequenzen und 3'-untranslatierte Sequenzen. Alternativ kann das Nukleinsäuremolekül nur den kodierenden Bereich einer der Sequenzen in SEQ ID NO: 1 umfassen oder kann ganze genomische Fragmente, die aus genomischer DNA isoliert sind, enthalten. The cDNA shown in SEQ ID NO: 1 comprises sequences, the PSEs encode (i.e. the "coding area") and 5'-untranslated sequences and 3'-untranslated sequences. alternative the nucleic acid molecule can only encode the coding region of the sequences in SEQ ID NO: 1 or can be whole genomic Contain fragments isolated from genomic DNA.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßes isoliertes Nukleinsäuremolekül ein Nukleinsäuremolekül, das ein Komplement einer der in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen oder eines Teils davon ist. Ein Nukleinsäuremolekül, das zu einer der in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen komplementär ist, ist eines, das zu einer der in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen ausreichend komplementär ist, dass es mit einer der in SEQ ID NO: 1 angegebenen Sequenzen hybridisieren kann, wodurch ein stabiler Duplex entsteht. In a further preferred embodiment, a comprises isolated nucleic acid molecule according to the invention Nucleic acid molecule that is a complement of one of the SEQ ID NO: 1 shown nucleotide sequences or a part thereof. On Nucleic acid molecule belonging to one of those shown in SEQ ID NO: 1 Nucleotide sequences is complementary, is one that is one of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 1 are sufficient is complementary that it is with one of the SEQ ID NO: 1 sequences can hybridize, creating a stable duplex arises.

Homologa der neuen Elongase-Nukleinsäuresequenz mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 bedeutet beispielsweise allelische Varianten mit mindestens etwa 50 bis 60%, vorzugsweise mindestens etwa 60 bis 70%, stärker bevorzugt mindestens etwa 70 bis 80%, 80 bis 90% oder 90 bis 95% und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 95%, 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr Homologie zu einer in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen oder ihren Homologa, Derivaten oder Analoga oder Teilen davon, wobei Homologie im Sinne der Erfindung Identität bedeutet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein isoliertes erfindungsgemäßes Nukleinsäuremolekül eine Nukleotidsequenz, die an eine der in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen oder einen Teil davon hybridisiert, z. B. unter stringenten Bedingungen hybridisiert. Allelische Varianten umfassen insbesondere funktionelle Varianten, die sich durch Deletion, Insertion oder Substitution von Nukleotiden aus/in der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz erhalten lassen, wobei aber die Absicht ist, dass die Enzymaktivität der davon herrührenden synthetisierten Proteine für die Insertion eines oder mehrerer Gene vorteilhafterweise beibehalten wird. Proteine, die noch die enzymatische Aktivität der Elongase besitzen, bedeutet Proteine mit mindestens 10%, vorzugsweise 20%, besonders bevorzugt 30%, ganz besonders bevorzugt 40% der ursprünglichen Enzymaktivität, verglichen mit dem durch SEQ ID NO: 2 kodierten Protein. Homologs of the new elongase nucleic acid sequence with the sequence SEQ ID NO: 1 means, for example, allelic variants at least about 50 to 60%, preferably at least about 60 to 70%, more preferably at least about 70 to 80%, 80 to 90% or 90 to 95% and more preferably at least about 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more homology to one in SEQ ID NO: 1 shown nucleotide sequences or their homologues, Derivatives or analogs or parts thereof, where homology in Identity means the meaning of the invention. Another preferred embodiment comprises an isolated according to the invention Nucleic acid molecule a nucleotide sequence that is attached to one of the in SEQ ID NO: 1 shown nucleotide sequences or a part thereof hybridized, e.g. B. hybridized under stringent conditions. Allelic variants include functional ones in particular Variants characterized by deletion, insertion, or substitution of nucleotides from / in the sequence shown in SEQ ID NO: 1 , but the intent is that the Enzyme activity of the resulting synthesized proteins for the Advantageously maintain insertion of one or more genes becomes. Proteins that still have the enzymatic activity of elongase own, means proteins with at least 10%, preferably 20%, particularly preferably 30%, very particularly preferably 40% the original enzyme activity compared to that by SEQ ID NO: 2 encoded protein.

Homologa der SEQ ID NO: 1 bedeutet beispielsweise auch bakterielle, Pilz- und Pflanzenhomologa, verkürzte Sequenzen, einzelsträngige DNA oder RNA der kodierenden und nicht- kodierenden DNA-Sequenz. Homologs of SEQ ID NO: 1 also means, for example bacterial, fungal and plant homologs, shortened sequences, single-stranded DNA or RNA of the coding and non- coding DNA sequence.

Homologa der SEQ ID NO: 1 bedeutet auch Derivate, wie beispielsweise Promotorvarianten. Die Promotoren stromaufwärts der angegebenen Nukleotidsequenzen können durch einen oder mehrere Nukleotidaustausche, durch Insertion(en) und/oder Deletion(en) modifiziert werden, ohne dass jedoch die Funktionalität oder Aktivität der Promotoren gestört wird. Es ist weiterhin möglich, dass die Aktivität der Promotoren durch Modifikation ihrer Sequenz erhöht ist oder dass sie vollständig durch aktivere Promotoren, sogar aus heterologen Organismen, ersetzt werden. Homologs of SEQ ID NO: 1 also means derivatives such as for example promoter variants. The promoters upstream of the specified nucleotide sequences can be one or more Nucleotide exchanges, by insertion (s) and / or deletion (s) be modified without, however, the functionality or Activity of the promoters is disturbed. It is still possible that the activity of the promoters by modifying their Sequence is increased or that it is completely more active Promoters, even from heterologous organisms, can be replaced.

Überdies kann das erfindungsgemäße Nukleinsäuremolekül nur einen Teil des kodierenden Bereichs einer der Sequenzen in SEQ ID NO: 1 umfassen, zum Beispiel ein Fragment, das als Sonde oder Primer verwendet werden kann, oder ein Fragment, welches einen biologisch aktiven Abschnitt einer PSE kodiert. Die aus der Klonierung des PSE-Gens von P. infestans ermittelten Nukleotidsequenzen ermöglichen die Erzeugung von Sonden und Primern, die zur Identifizierung und/oder Klonierung von PSE-Homologa in anderen Zelltypen und Organismen sowie PSE-Homologa aus anderen Oomyzeten oder verwandten Arten gestaltet sind. Die Sonde/der Primer umfasst gewöhnlich im wesentlichen gereinigtes Oligonukleotid. Das Oligonukleotid umfasst gewöhnlich einen Nukleotidsequenzbereich, der unter stringenten Bedingungen an mindestens etwa 12, vorzugsweise etwa 16, stärker bevorzugt etwa 25, 40, 50 oder 75 aufeinanderfolgende Nukleotide eines Sense-Stranges einer der in SEQ ID NO: 1 angegebenen Sequenzen, eines Antisense- Stranges einer der in SEQ ID NO: 1 angegebenen Sequenzen oder seiner Homologa, Derivate oder Analoga oder natürlich vorkommender Mutanten davon hybridisiert. Primer auf der Basis einer Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 können in PCR-Reaktionen zur Klonierung von PSE-Homologa verwendet werden. Sonden auf der Basis der PSE-Nukleotidsequenzen können zum Nachweis von Transkripten oder genomischen Sequenzen, die das gleiche oder homologe Proteine kodieren, verwendet werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Sonde zudem eine daran gebundene Markierungsgruppe, z. B. ein Radioisotop, eine fluoreszierende Verbindung, ein Enzym oder einen Enzym-Cofaktor. Diese Sonden können als Teil eines Test-Kits für genomische Marker zur Identifizierung von Zellen, die eine PSE misexprimieren, beispielsweise durch Messen einer Menge einer PSE-kodierenden Nukleinsäure in einer Zellenprobe, z. B. Messen der PSE-mRNA-Spiegel, oder zur Bestimmung, ob ein genomisches PSE-Gen mutiert oder deletiert ist, verwendet werden. In addition, the nucleic acid molecule according to the invention can only have one Part of the coding region of one of the sequences in SEQ ID NO: 1 include, for example, a fragment used as a probe or primer can be used, or a fragment which a encoded biologically active section of a PSE. The one from the Cloning of the P. infestans PSE gene determined Nucleotide sequences enable the generation of probes and primers those used to identify and / or clone PSE homologs in other cell types and organisms as well as PSE homologs from others Oomycetes or related species are designed. The probe / the Primer usually comprises essentially purified Oligonucleotide. The oligonucleotide usually includes one Nucleotide sequence region of at least under stringent conditions about 12, preferably about 16, more preferably about 25, 40, 50 or 75 consecutive nucleotides of a sense strand one of the sequences given in SEQ ID NO: 1, an antisense Strands one of the sequences given in SEQ ID NO: 1 or its homologs, derivatives or analogues or of course occurring mutants hybridized therefrom. Primer based on a Nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 can be used in PCR reactions Cloning of PSE homologs can be used. Probes on the The PSE nucleotide sequences can be used to detect Transcripts or genomic sequences that are the same or homologous Encode proteins. With preferred In embodiments, the probe also includes a probe attached thereto Marker group, e.g. B. a radioisotope, a fluorescent compound, an enzyme or an enzyme cofactor. These probes can be part of a test kit for genomic markers to identify Cells that misexpress a PSE, for example by measuring an amount of a PSE-encoding nucleic acid in one Cell sample, e.g. B. Measure PSE mRNA levels, or to determine if a genomic PSE gene is mutated or deleted become.

Bei einer Ausführungsform kodieren die erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküle ein Protein oder einen Teil davon, das/der eine Aminosäuresequenz umfasst, die ausreichend homolog zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 ist, dass das Protein oder der Teil davon die Fähigkeit, am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Mikroorganismen oder Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen oder an der Fettsäuresynthese teilzunehmen, beibehält. Wie hier verwendet, betrifft der Begriff "ausreichend homolog" Proteine oder Teile davon, deren Aminosäuresequenzen eine minimale Anzahl identischer oder äquivalenter Aminosäurereste (z. B. einen Aminosäurerest mit einer ähnlichen Seitenkette, wie ein Aminosäurerest in einer der Sequenzen der SEQ ID NO: 2) zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 aufweisen, so dass das Protein oder der Teil davon am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Mikroorganismen oder Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen kann. Proteinbestandteile dieser Stoffwechselwege für Membrankomponenten oder Membrantransportsysteme können, wie hier beschrieben, eine Rolle bei der Produktion und Sekretion einer oder mehrerer Feinchemikalien spielen. Beispiele für diese Aktivitäten sind hier ebenfalls beschrieben. Somit trägt die "Funktion einer PSE" entweder direkt oder indirekt zur Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer oder mehrerer Feinchemikalien bei. In one embodiment, the inventive codes Nucleic acid molecules a protein or a part thereof, the one Amino acid sequence that is sufficiently homologous to one Amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is that the protein or the part of which is the ability to build on the metabolism of Cell membranes necessary in microorganisms or plants Connections or the transport of molecules across these membranes or participate in fatty acid synthesis. Like here used, the term "sufficiently homologous" refers to proteins or parts thereof, the amino acid sequences of which are minimal identical or equivalent amino acid residues (e.g. one Amino acid residue with a side chain similar to an amino acid residue in one of the sequences of SEQ ID NO: 2) to one Have amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, so that the protein or Part of it on the metabolism of building cell membranes in Microorganisms or plants necessary compounds or Transport of molecules can take place across these membranes. Protein components of these metabolic pathways for Membrane components or membrane transport systems can, as described here, a role in the production and secretion of one or more Play fine chemicals. Examples of these activities are also described here. Thus, the "function of a PSE" either directly or indirectly to yield, production and / or Efficiency in the production of one or more fine chemicals.

Beispiele für PSE-Substratspezifitäten der katalytischen Aktivität sind in Tabelle I angegeben. Examples of PSE substrate specificities for catalytic Activity is given in Table I.

Bei einer weiteren Ausführungsform kodieren Derivate des erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküls Proteine mit mindestens etwa 50 bis 60%, vorzugsweise mindestens etwa 60 bis 70% und stärker bevorzugt mindestens etwa 70 bis 80%, 80 bis 90%, 90 bis 95% und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 96%, 97%, 98%, 99% oder mehr Homologie zu einer vollständigen Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2. Die Homologie der Aminosäuresequenz wurde über den gesamten Sequenzbereich mit dem Programm PileUp (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5, 1989: 151-153) bestimmt. In a further embodiment, derivatives of the Nucleic acid molecule according to the invention proteins with at least about 50 to 60%, preferably at least about 60 to 70% and more preferably at least about 70 to 80%, 80 to 90%, 90 to 95% and most preferably at least about 96%, 97%, 98%, 99% or more homology to complete Amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. The homology of Amino acid sequence was run across the entire sequence range using the program PileUp (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5, 1989: 151-153).

Teile von Proteinen, die von den erfindungsgemäßen PSE-Nukleinsäuremolekülen kodiert werden, sind vorzugsweise biologisch aktive Teile einer der PSEs. Wie hier verwendet, soll der Begriff "biologisch aktiver Teil einer PSE", einen Abschnitt, z. B. eine Domäne/ein Motiv, einer PSE umfassen, der am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Mikroorganismen oder Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen kann oder an der Fettsäuresynthese beteiligt ist oder eine in Tabelle I angegebene Aktivität aufweist. Zur Bestimmung, ob eine PSE oder ein biologisch aktiver Teil davon am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Mikroorganismen oder Pflanzen notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen kann, kann ein Test der enzymatischen Aktivität durchgeführt werden. Diese Testverfahren, wie eingehend in Beispiel 8 des Beispielteils beschrieben, sind dem Fachmann geläufig. Parts of proteins used by the invention PSE nucleic acid molecules are encoded are preferably biological active parts of one of the PSEs. As used here, the term is meant to "biologically active part of a PSE", a section, e.g. Legs Domain / a motive to include a PSE that is involved in the metabolism of the Structure of cell membranes in microorganisms or plants necessary connections or the transport of molecules via them Membranes can participate or participate in fatty acid synthesis or has an activity shown in Table I. to Determine whether a PSE or a biologically active part of it is on Metabolism to build cell membranes in microorganisms necessary connections or plants or at the transport of A test of molecules can participate across these membranes enzymatic activity can be performed. These test procedures, as described in detail in Example 8 of the example part familiar to the expert.

Zusätzliche Nukleinsäurefragmente, die biologisch aktive Abschnitte einer PSE kodieren, lassen sich durch Isolierung eines Teils der in SEQ ID NO: 2 dargestellten Sequenz, Exprimieren des kodierten Abschnitt der PSE oder des Peptids (z. B. durch rekombinante Expression in vitro) und Bestimmen der Aktivität des kodierten Teils der PSE oder des Peptids herstellen. Additional nucleic acid fragments that are biologically active Coding sections of a PSE can be done by isolation a part of the sequence shown in SEQ ID NO: 2 the encoded portion of the PSE or peptide (e.g., by recombinant expression in vitro) and determination of the activity of the encoded portion of the PSE or peptide.

Die Erfindung umfasst zudem Nukleinsäuremoleküle, die sich von einer der in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen (und Teilen davon) aufgrund des degenerierten genetischen Codes unterscheiden und somit die gleiche PSE kodieren wie diejenige, die von den in SEQ ID NO: 1 gezeigten Nukleotidsequenzen kodiert wird. Bei einer anderen Ausführungsform hat ein erfindungsgemäßes isoliertes Nukleinsäuremolekül eine Nukleotidsequenz, die ein Protein mit einer in SEQ ID NO: 2 gezeigten Aminosäuresequenz kodiert. Bei einer weiteren Ausführungsform kodiert das erfindungsgemäße Nukleinsäuremolekül ein Vollängen- Phytophthora infestans- Protein, das zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 (die von einem in SEQ ID NO: 1 gezeigten offenen Leseraster kodiert wird) im wesentlichen homolog ist. The invention also includes nucleic acid molecules that differ from one of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NO: 1 (and parts of this) due to the degenerate genetic code and thus encode the same PSE as that used by those in SEQ ID NO: 1 nucleotide sequences shown is encoded. At a another embodiment has an insulated according to the invention Nucleic acid molecule is a nucleotide sequence that contains a protein an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. at a further embodiment encodes the invention Nucleic acid molecule a full-length Phytophthora infestans Protein that forms an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (the encoded by an open reading frame shown in SEQ ID NO: 1 is) is essentially homologous.

Zusätzlich zu den in SEQ ID NO: 1 gezeigten Phytophthora infestans -PSE-Nukleotidsequenzen erkennt der Fachmann, dass DNA-Sequenzpolymorphismen, die zu Änderungen in den Aminosäuresequenzen der PSEs führen, innerhalb einer Population (z. B. der Phytophthora infestans-Population) existieren können. Diese genetischen Polymorphismen im PSE-Gen können zwischen Individuen innerhalb einer Population aufgrund von natürlicher Variation existieren. Wie hier verwendet, bedeuten die Begriffe "Gen" und "rekombinantes Gen" Nukleinsäuremoleküle mit einem offenen Leserahmen, der eine PSE, vorzugsweise eine Phytophthora infestans-PSE, kodiert. Diese natürlichen Varianten bewirken üblicherweise eine Varianz von 1 bis 5% in der Nukleotidsequenz des PSE-Gens. Sämtliche und alle dieser Nukleotidvariationen und daraus resultierende Aminosäurepolymorphismen in PSE, die das Ergebnis natürlicher Variation sind und die funktionelle Aktivität von PSEs nicht verändern, sollen im Umfang der Erfindung enthalten sein. In addition to the Phytophthora infestans shown in SEQ ID NO: 1 -PSE nucleotide sequences, the skilled worker recognizes that DNA sequence polymorphisms that lead to changes in the amino acid sequences of the PSEs result in a population (e.g. the Phytophthora infestans population) can exist. This genetic Polymorphisms in the PSE gene can occur between individuals within one Population due to natural variation exist. How As used herein, the terms "gene" and "recombinant" mean Gene "nucleic acid molecules with an open reading frame, the one PSE, preferably a Phytophthora infestans PSE, encoded. This natural variants usually result in a variance of 1 up to 5% in the nucleotide sequence of the PSE gene. All and all of these nucleotide variations and resulting ones Amino acid polymorphisms in PSE that are the result of natural variation are and do not change the functional activity of PSEs, are intended to be included within the scope of the invention.

Nukleinsäuremoleküle, die den natürlichen Varianten entsprechen, und nicht Phytophthora infestans-Homologa, -Derivate und -Analoga der erfindungsgemäßen Phytophthora infestans-PSE-cDNA können auf der Grundlage ihrer Homologie zu der hier offenbarten Phytophthora infestans-PSE-Nukleinsäure unter Verwendung der Phytophthora infestans cDNA oder eines Teils davon als Hybridisierungssonde gemäß Standard-Hybridisierungstechniken unter stringenten Hybridisierungsbedingungen isoliert werden. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein erfindungsgemäßes isoliertes Nukleinsäuremolekül mindestens 15 Nukleotide lang und hybridisiert unter stringenten Bedingungen mit dem Nukleinsäuremolekül, das eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 umfasst. Bei anderen Ausführungsformen ist die Nukleinsäure mindestens 25, 50, 100, 250 oder mehr Nukleotide lang. Der Begriff "hybridisiert unter stringenten Bedingungen", wie hier verwendet, soll Hybridisierungs- und Waschbedingungen beschreiben, unter denen Nukleotidsequenzen, die mindestens 60% homolog zueinander sind, gewöhnlich aneinander hybridisiert bleiben. Die Bedingungen sind vorzugsweise derart, dass Sequenzen, die mindestens etwa 65%, stärker bevorzugt mindestens etwa 70% und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 75% oder stärker zueinander homolog sind, gewöhnlich aneinander hybridisiert bleiben. Diese stringenten Bedingungen sind dem Fachmann bekannt und lassen sich in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N. Y. (1989), 6.3.1-6.3.6., finden. Ein bevorzugtes, nicht einschränkendes Beispiel für stringente Hybridisierungsbedingungen sind Hybridisierungen in 6 × Natriumchlorid/Natriumcitrat (sodium chloride/sodiumcitrate = SSC) bei etwa 45°C, gefolgt von einem oder mehreren Waschschritten in 0,2 × SSC, 0,1% SDS bei 50 bis 65°C. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese Hybridisierungsbedingungen sich je nach dem Typ der Nukleinsäure und, wenn beispielsweise organische Lösungsmittel vorliegen, hinsichtlich der Temperatur und der Konzentration des Puffers unterscheiden. Die Temperatur unterscheidet sich beispielsweise unter "Standard-Hybridisierungsbedingungen" je nach dem Typ der Nukleinsäure zwischen 42°C und 58°C in wässrigem Puffer mit einer Konzentration von 0,1 bis 5 × SSC (pH 7,2). Falls organisches Lösungsmittel im obengenannten Puffer vorliegt, zum Beispiel 50% Formamid, ist die Temperatur unter Standardbedingungen etwa 42°C. Vorzugsweise sind die Hybridisierungsbedingungen für DNA:DNA-Hybride zum Beispiel 0,1 × SSC und 20°C bis 45°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 45°C. Vorzugsweise sind die Hybridisierungsbedingungen für DNA:RNA- Hybride zum Beispiel 0,1 × SSC und 30°C bis 55°C, vorzugsweise zwischen 45°C und 55°C. Die vorstehend genannten Hybridisierungstemperaturen sind beispielsweise für eine Nukleinsäure mit etwa 100 bp (= Basenpaare) Länge und einem G + C-Gehalt von 50% in Abwesenheit von Formamid bestimmt. Der Fachmann weiß, wie die erforderlichen Hybridisierungsbedingungen anhand von Lehrbüchern, wie dem vorstehend erwähnten oder aus den folgenden Lehrbüchern Sambrook et al., "Molecular Cloning", Cold Spring Harbor Laboratory, 1989; Hames und Higgins (Hrsgb.) 1985, "Nucleic Acids Hybridization: A Practical Approach", IRL Press at Oxford University Press, Oxford; Brown (Hrsgb.) 1991, "Essential Molecular Biology: A Practical Approach", IRL Press at Oxford University Press, Oxford, bestimmt werden können. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Art und Zeit der Entwicklung der Hybridisierungsergebnisse einen Einfluss auf das Hybridisierungsergebnis hat. In einfachen Versuchen ist er in der Lage die Entwicklungsbedingungen so zu optimieren, dass die vorgenannte Hybridisierung zuverlässige sichere Ergebnisse liefert. Nucleic acid molecules that correspond to the natural variants, and not Phytophthora infestans homologues, derivatives and analogs the Phytophthora infestans-PSE cDNA according to the invention based on their homology to that disclosed here Phytophthora infestans-PSE nucleic acid using the Phytophthora infestans cDNA or a part thereof as Hybridization probe according to standard hybridization techniques below stringent hybridization conditions are isolated. At a another embodiment is an isolated one according to the invention Nucleic acid molecule at least 15 nucleotides long and hybridizes to the nucleic acid molecule under stringent conditions, which comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. With others Embodiments, the nucleic acid is at least 25, 50, 100, 250 or more nucleotides long. The term "hybridizes under stringent conditions "as used here Describe hybridization and washing conditions under which Nucleotide sequences that are at least 60% homologous to one another, usually remain hybridized to each other. The conditions are preferably such that sequences that are at least about 65%, more preferably at least about 70% and even more preferred are at least about 75% or more homologous to one another, usually remain hybridized to each other. This stringent Conditions are known to the person skilled in the art and can be found in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6., Find. A preferred, non-limiting one Examples of stringent hybridization conditions are Hybridizations in 6 × sodium chloride / sodium citrate (sodium chloride / sodiumcitrate = SSC) at around 45 ° C, followed by one or several washing steps in 0.2 × SSC, 0.1% SDS at 50 to 65 ° C. The skilled worker is aware that these hybridization conditions itself depending on the type of nucleic acid and, if for example organic solvents are present in terms of temperature and the concentration of the buffer. The temperature differs for example under "Standard hybridization conditions" between depending on the type of nucleic acid 42 ° C and 58 ° C in aqueous buffer with a concentration of 0.1 to 5 × SSC (pH 7.2). If organic solvent in the above buffer is present, for example 50% formamide, is the Temperature under standard conditions about 42 ° C. Are preferred the hybridization conditions for DNA: DNA hybrids for example 0.1 × SSC and 20 ° C to 45 ° C, preferably between 30 ° C and 45 ° C. The hybridization conditions for DNA: RNA are preferably Hybrids for example 0.1x SSC and 30 ° C to 55 ° C, preferably between 45 ° C and 55 ° C. The above Hybridization temperatures are, for example, for a nucleic acid with 100 bp (= base pairs) in length and a G + C content of 50% determined in the absence of formamide. The expert knows how the required hybridization conditions based on Textbooks such as that mentioned above or from the following Textbooks Sambrook et al., "Molecular Cloning", Cold Spring Harbor Laboratory, 1989; Hames and Higgins (ed.) 1985, "Nucleic Acids Hybridization: A Practical Approach," IRL Press at Oxford University Press, Oxford; Brown (ed.) 1991, "Essential Molecular Biology: A Practical Approach, "IRL Press at Oxford University Press, Oxford. The specialist is known that the nature and time of development of the Hybridization results have an impact on the hybridization result Has. In simple experiments, he is able to do that To optimize development conditions so that the aforementioned hybridization delivers reliable safe results.

Vorzugsweise entspricht ein erfindungsgemäßes isoliertes Nukleinsäuremolekül, das unter stringenten Bedingungen an eine Sequenz der SEQ ID NO: 1 hybridisiert, einem natürlich vorkommenden Nukleinsäuremolekül. Wie hier verwendet, betrifft ein "natürlich vorkommendes" Nukleinsäuremolekül ein RNA- oder DNA-Molekül mit einer Nukleotidsequenz, die in der Natur vorkommt (z. B. ein natürliches Protein kodiert). Bei einer Ausführungsform kodiert die Nukleinsäure eine natürliche vorkommendes Phytophthora infestans-PSE. An isolated one according to the invention preferably corresponds Nucleic acid molecule attached to a sequence under stringent conditions the SEQ ID NO: 1 hybridizes, a naturally occurring one Nucleic acid molecule. As used here, a "of course concerns occurring "nucleic acid molecule an RNA or DNA molecule with a nucleotide sequence that occurs in nature (e.g. a encodes natural protein). Encoded in one embodiment the nucleic acid is a naturally occurring phytophthora infestans PSE.

Zusätzlich zu natürlich vorkommenden Varianten der PSE-Sequenz, die in der Population existieren können, erkennt der Fachmann ferner, dass auch Änderungen durch Mutation in eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 eingebracht werden können, was zu Änderungen der Aminosäuresequenz der kodierten PSE führt, ohne dass die Funktionsfähigkeit des PSE-Proteins beeinträchtigt wird. Beispielsweise lassen sich Nukleotidsusbtitutionen, die an "nicht-essentiellen" Aminosäureresten zu Aminosäuresubstitutionen führen, in einer Sequenz der SEQ ID NO: 1 herstellen. Ein "nicht- essentieller" Aminosäurerest ist ein Rest, der sich in einer Wildtypsequenz einer der PSEs (SEQ ID NO: 2) verändern lässt, ohne dass die Aktivität der PSE verändert wird, wohingegen ein "essentieller" Aminosäurerest für die PSE-Aktivität erforderlich ist. Andere Aminosäurereste (z. B. diejenigen, die in der Domäne mit PSE-Aktivität nicht konserviert oder lediglich semikonserviert sind) können jedoch für die Aktivität nicht essentiell sein und lassen sich somit wahrscheinlich verändern, ohne dass die PSE-Aktivität verändert wird. In addition to naturally occurring variants of the PSE sequence, those skilled in the art will recognize those that may exist in the population furthermore that changes by mutation into one Nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 can be introduced, resulting in Changes in the amino acid sequence of the encoded PSE results without that the functionality of the PSE protein is impaired. For example, nucleotide substitutions that are "non-essential" amino acid residues for amino acid substitutions lead, in a sequence of SEQ ID NO: 1. A "no- essential "amino acid residue is a residue that is in a Wildtypenzsequenz one of the PSEs (SEQ ID NO: 2) can change, without changing the activity of the PSE, whereas a "Essential" amino acid residue for PSE activity is required. Other amino acid residues (e.g. those in the Domain with PSE activity not conserved or only are semi-preserved) but cannot be used for the activity be essential and can therefore probably be changed without that PSE activity is changed.

Folglich betrifft in weiterer Aspekt der Erfindung Nukleinsäuremoleküle, die PSEs kodieren, die veränderte Aminosäurereste enthalten, die für die PSE-Aktivität nicht essentiell sind. Diese PSEs unterscheiden sich in der Aminosäuresequenz von einer Sequenz in SEQ ID NO: 2 und behalten dennoch zumindest eine der hier beschriebenen PSE-Aktivitäten. Das isolierte Nukleinsäuremolekül umfasst bei einer Ausführungsform eine Nukleotidsequenz, die ein Protein kodiert, wobei das Protein eine Aminosäuresequenz mit mindestens etwa 50% Homologie zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 umfasst und am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Phytophthora infestans notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen kann oder am Fettsäurestoffwechsel beteiligt ist oder eine oder mehrere der in Tabelle I aufgeführten Aktivitäten besitzt. Das von dem Nukleinsäuremolekül kodierte Protein ist vorzugsweise mindestens etwa 50 bis 60% homolog zu einer der Sequenzen in SEQ ID NO: 2, stärker bevorzugt mindestens etwa 60 bis 70% homolog zu einer der Sequenzen in SEQ ID NO: 2, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 70 bis 80%, 80 bis 90%, 90 bis 95% homolog zu einer der Sequenzen in SEQ ID NO: 2 und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 96%, 97%, 98% oder 99% homolog zu einer der Sequenzen in SEQ ID NO: 2. Accordingly, in another aspect relates to the invention Nucleic acid molecules that encode PSEs, the modified amino acid residues contain that are not essential for PSE activity. This PSEs differ in amino acid sequence from one Sequence in SEQ ID NO: 2 and still keep at least one of the PSE activities described here. The isolated In one embodiment, the nucleic acid molecule comprises a nucleotide sequence, which encodes a protein, the protein being an amino acid sequence with at least about 50% homology to an amino acid sequence which includes SEQ ID NO: 2 and on the metabolism of to build up Cell membranes in Phytophthora infestans necessary connections or participate in the transport of molecules across these membranes can or is involved in fatty acid metabolism or one or has several of the activities listed in Table I. The protein encoded by the nucleic acid molecule is preferred at least about 50 to 60% homologous to one of the sequences in SEQ ID NO: 2, more preferably at least about 60 to 70% homologous to one of the sequences in SEQ ID NO: 2, even more preferred at least about 70 to 80%, 80 to 90%, 90 to 95% homologous to one of the sequences in SEQ ID NO: 2 and most preferred at least about 96%, 97%, 98% or 99% homologous to one of the Sequences in SEQ ID NO: 2.

Zur Bestimmung der prozentualen Homologie von zwei Aminosäuresequenzen (z. B. einer der Sequenzen der SEQ ID NO: 2 und einer mutierten Form davon) oder von zwei Nukleinsäuren werden die Sequenzen zum Zweck des optimalen Vergleichs untereinander geschrieben (z. B. können Lücken in die Sequenz eines Proteins oder einer Nukleinsäure eingefügt werden, um ein optimales Alignment mit dem anderen Protein oder der anderen Nukleinsäure zu erzeugen). Die Aminosäurereste oder Nukleotide an den entsprechenden Aminosäurepositionen oder Nukleotidpositionen werden dann verglichen. Wenn eine Position in einer Sequenz (z. B. einer der Sequenzen der SEQ ID NO: 2) durch den gleichen Aminosäurerest oder das gleiche Nukleotid wie die entsprechende Stelle in der anderen Sequenz (z. B. einer mutierten Form der aus SEQ ID NO: 2 ausgewählten Sequenz) belegt wird, dann sind die Moleküle an dieser Position homolog (d. h. Aminosäure- oder Nukleinsäure-"Homologie", wie hier verwendet, entspricht Aminosäure- oder Nukleinsäure- "Identität"). Die prozentuale Homologie zwischen den beiden Sequenzen ist eine Funktion der Anzahl an identischen Positionen, die den Sequenzen gemeinsam sind (d. h. % Homologie = Anzahl der identischen Positionen/Gesamtanzahl der Positionen × 100). To determine the percentage homology of two Amino acid sequences (e.g. one of the sequences of SEQ ID NO: 2 and one mutated form thereof) or of two nucleic acids Sequences for the purpose of optimal comparison with one another written (e.g., gaps in the sequence of a protein or a nucleic acid can be inserted to an optimal Alignment with the other protein or nucleic acid produce). The amino acid residues or nucleotides on the corresponding amino acid positions or nucleotide positions are then compared. If a position in a sequence (e.g. one of the Sequences of SEQ ID NO: 2) by the same amino acid residue or the same nucleotide as the corresponding site in the other Sequence (e.g. a mutated form of the one from SEQ ID NO: 2 selected sequence), the molecules are on it Position homologous (i.e. amino acid or nucleic acid "homology", as used here corresponds to amino acid or nucleic acid "Identity"). The percentage homology between the two Sequences is a function of the number of identical positions, which are common to the sequences (i.e.% homology = number of identical positions / total number of positions × 100).

Ein isoliertes Nukleinsäuremolekül, das eine PSE kodiert, die zu einer Proteinsequenz der SEQ ID NO: 2 homolog ist, kann durch Einbringen einer oder mehrerer Nukleotidsubstitutionen, -additionen oder -deletionen in eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 erzeugt werden, so dass eine oder mehrere Aminosäuresubstitutionen, additionen oder -deletionen in das kodierte Protein eingebracht werden. Mutationen können in eine der Sequenzen der SEQ ID NO: 1 durch Standardtechniken, wie stellenspezifische (= site directed) Mutagenese und PCR-vermittelte Mutagenese, eingebracht werden. Vorzugsweise werden konservative Aminosäuresubstitutionen an einer oder mehreren der vorhergesagten nicht-essentiellen Aminosäureresten hergestellt. Bei einer "konservativen Aminosäuresubstitution" wird der Aminosäurerest gegen einen Aminosäurerest mit einer ähnlichen Seitenkette ausgetauscht. Im Fachgebiet sind Familien von Aminosäureresten mit ähnlichen Seitenketten definiert worden. Diese Familien umfassen Aminosäuren mit basischen Seitenketten (z. B. Lysin, Arginin, Histidin), sauren Seitenketten (z. B. Asparaginsäure, Glutaminsäure), ungeladenen polaren Seitenketten (z. B. Glycin, Asparagin, Glutamin, Serin, Threonin, Tyrosin, Cystein), unpolaren Seitenketten, (z. B. Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Prolin, Phenylalanin, Methionin, Tryptophan), beta-verzweigten Seitenketten (z. B. Threonin, Valin, Isoleucin) und aromatischen Seitenketten (z. B. Tyrosin, Phenylalanin, Tryptophan, Histidin). Ein vorhergesagter nicht- essentieller Aminosäurerest in einer PSE wird somit vorzugsweise durch einen anderen Aminosäurerest aus der gleichen Seitenkettenfamilie ausgetauscht. Alternativ können bei einer anderen Ausführungsform die Mutationen zufallsgemäß über die gesamte oder einen Teil der PSE-kodierenden Sequenz eingebracht werden, z. B. durch Sättigungsmutagenese, und die resultierenden Mutanten können nach der hier beschriebenen PSE-Aktivität durchmustert werden, um Mutanten zu identifizieren, die PSE-Aktivität beibehalten. Nach der Mutagenese einer der Sequenzen der SEQ ID NO: 1 kann das kodierte Protein rekombinant exprimiert werden, und die Aktivität des Proteins kann z. B. unter Verwendung der hier beschriebenen Tests (siehe Beispielteil) bestimmt werden. An isolated nucleic acid molecule that encodes a PSE is homologous to a protein sequence of SEQ ID NO: 2 Introduction of one or more nucleotide substitutions, additions or deletions generated in a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 so that one or more amino acid substitutions, additions or deletions introduced into the encoded protein become. Mutations can occur in one of the sequences of SEQ ID NO: 1 through standard techniques, such as site-specific Mutagenesis and PCR-mediated mutagenesis. Conservative amino acid substitutions are preferred one or more of the predicted non-essential ones Amino acid residues produced. With a "conservative Amino acid substitution "is the amino acid residue against one Amino acid residue exchanged with a similar side chain. in the The subject is families of amino acid residues with similar ones Side chains have been defined. These families include amino acids basic side chains (e.g. lysine, arginine, histidine), acidic Side chains (e.g. aspartic acid, glutamic acid), uncharged polar side chains (e.g. glycine, asparagine, glutamine, serine, Threonine, tyrosine, cysteine), non-polar side chains, (e.g. Alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, Methionine, tryptophan), beta-branched side chains (e.g. threonine, Valine, isoleucine) and aromatic side chains (e.g. tyrosine, Phenylalanine, tryptophan, histidine). A predicted non- essential amino acid residue in a PSE is thus preferred through another amino acid residue from the same Side chain family replaced. Alternatively, another one Embodiment the mutations randomly over the whole or part of the PSE coding sequence can be introduced, e.g. B. by saturation mutagenesis, and the resulting mutants can be screened for the PSE activity described here to identify mutants that have PSE activity maintained. After mutagenesis of one of the sequences of SEQ ID NO: 1 the encoded protein can be expressed recombinantly, and the activity of the protein can e.g. B. using the here described tests (see example part) can be determined.

Zusätzlich zu den Nukleinsäuremolekülen, welche die vorstehend beschriebenen PSEs kodieren, betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung isolierte Nukleinsäuremoleküle, die "Antisense" dazu sind. Eine "Antisense"-Nukleinsäure umfasst eine Nukleotidsequenz, die zu einer "Sense"-Nukleinsäure, welche ein Protein kodiert, komplementär ist, z. B. komplementär zum kodierenden Strang eines doppelsträngigen cDNA-Moleküls oder komplementär zu einer mRNA-Sequenz. Eine Antisense-Nukleinsäure kann folglich über Wasserstoffbrückenbindungen an eine Sense-Nukleinsäure binden. Die Antisense-Nukleinsäure kann zu einem gesamten PSE- kodierenden Strang oder nur zu einem Teil davon komplementär sein. Bei einer Ausführungsform ist ein Antisense-Nukleinsäuremolekül "Antisense" zu einem "kodierenden Bereich" des kodierenden Strangs einer Nukleotidsequenz, die eine PSE kodiert. Der Begriff "kodierender Bereich" betrifft den Bereich der Nukleotidsequenz, der Codons umfasst, die in Aminosäurereste translatiert werden (z. B. den gesamten kodierenden Bereich, der mit dem Stopcodon beginnt und endet, d. h. dem letzten Codon vor dem Stopcodon). Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Antisense- Nukleinsäuremolekül "Antisense" zu einem "nicht-kodierenden Bereich" des kodierenden Strangs einer Nukleotidsequenz, die PSE kodiert. Der Begriff "nicht-kodierender Bereich" betrifft 5'- und 3'-Sequenzen, die den kodierenden Bereich flankieren und nicht in Aminosäuren translatiert werden (d. h. die man auch als 5'- und 3'-untranslatierte Bereiche bezeichnet). In addition to the nucleic acid molecules that the above encoding PSEs described concerns another aspect of Invention isolated nucleic acid molecules, the "antisense" to it are. An "antisense" nucleic acid includes one Nucleotide sequence resulting in a "sense" nucleic acid, which is a protein is coded, complementary, e.g. B. complementary to the coding Strand of a double-stranded cDNA molecule or complementary to an mRNA sequence. An antisense nucleic acid can therefore via hydrogen bonds to a sense nucleic acid tie. The antisense nucleic acid can form an entire PSE coding strand or only complementary to part of it his. In one embodiment, is a Antisense nucleic acid molecule "Antisense" to a "coding area" of the coding strand of a nucleotide sequence encoding a PSE. The The term "coding area" refers to the area of Nucleotide sequence comprising codons that translate into amino acid residues (e.g. the entire coding area that corresponds to the Stop codon begins and ends, i. H. the last codon before Stop codon). In a further embodiment, the antisense Nucleic acid molecule "antisense" to a "non-coding Region "of the coding strand of a nucleotide sequence which Encoded PSE. The term "non-coding area" refers to 5 'and 3' sequences flanking the coding area and not be translated into amino acids (i.e. which one too referred to as 5'- and 3'-untranslated areas).

Unter Voraussetzung der hier offenbarten PSE-kodierenden Sequenzen des kodierenden Stranges (z. B. die in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenzen) können erfindungsgemäße Antisense- Nukleinsäuren gemäß den Regeln der Watson-Crick-Basenpaarung gestaltet werden. Das Antisense-Nukleinsäuremolekül kann komplementär zum gesamten kodierenden Bereich von PSE-mRNA sein, ist aber stärker bevorzugt ein Oligonukleotid, das nur zu einem Teil des kodierenden oder nicht-kodierenden Bereichs von PSE-mRNA "Antisense" ist. Das Antisense-Oligonukleotid kann z. B. zu dem Bereich, der die Translationsstartstelle von PSE-mRNA umgibt, komplementär sein. Ein Antisense-Oligonukleotid kann z. B. etwa 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 oder 50 und mehr Nukleotide lang sein. Eine erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäure kann unter Verwendung chemischer Synthese und enzymatischer Ligationsreaktionen mittels im Fachgebiet bekannter Verfahren konstruiert werden. Eine Antisense-Nukleinsäure (z. B. ein Antisense-Oligonukleotid) kann z. B. chemisch synthetisiert werden, wobei natürlich vorkommende Nukleotide oder verschiedentlich modifizierte Nukleotide verwendet werden, die so gestaltet sind, dass sie die biologische Stabilität der Moleküle erhöhen oder die physikalische Stabilität des zwischen der Antisense- und der Sense- Nukleinsäure gebildeten Duplexes erhöhen, beispielsweise können Phosphorthioat-Derivate und acridinsubstituierte Nukleotide verwendet werden. Beispiele für modifizierte Nukleotide, die zur Erzeugung der Antisense-Nukleinsäure verwendet werden können, sind u. a. 5-Fluoruracil, 5-Bromuracil, 5-Chloruracil, 5-Ioduracil, Hypoxanthin, Xanthin, 4-Acetylcytosin, 5-(Carboxyhydroxylmethyl)uracil, 5-Carboxymethylaminomethyl-2-thiouridin, 5-Carboxymethylaminomethyluracil, Dihydrouracil, Beta-D-Galactosylqueosin, Inosin, N6-Isopentenyladenin, 1-Methylguanin, 1-Methylinosin, 2,2-Dimethylguanin, 2-Methyladenin, 2-Methylguanin, 3-Methylcytosin, 5-Methylcytosin, N6-Adenin, 7-Methylguanin, 5-Methylaminomethyluracil, 5-Methoxyaminomethyl-2-thiouracil, Beta-D-Mannosylqueosin, 5'-Methoxycarboxymethyluracil, 5-Methoxyuracil, 2-Methylthio-N6-isopentyladenin, Uracil-5-oxyessigsäure (v), Wybutoxosin, Pseudouracil, Queosin, 2-Thiocytosin, 5-Methyl-2-thiouracil, 2-Thiouracil, 4-Thiouracil, 5-Methyluracil, Uracil-5-oxyessigsäuremethylester, Uracil-5- oxyessigsäure (v), 5-Methyl-2-thiouracil, 3-(3-Amino-3-N-2- carboxypropyl)uracil, (acp3)w und 2,6-Diaminopurin. Die Antisense-Nukleinsäure kann alternativ biologisch unter Verwendung eines Expressionsvektors hergestellt werden, in den eine Nukleinsäure in Antisense-Richtung subkloniert worden ist (d. h. RNA, die von der eingebrachten Nukleinsäure transkribiert wird, ist zu einer Zielnukleinsäure von Interesse in Antisense- Richtung orientiert, was im nachstehenden Unterabschnitt weiter beschrieben ist). Provided the PSE encoding disclosed here Sequences of the coding strand (e.g. those in SEQ ID NO: 1 sequences shown) antisense according to the invention Nucleic acids according to the rules of Watson-Crick base pairing be designed. The antisense nucleic acid molecule can to be complementary to the entire coding region of PSE mRNA more preferably an oligonucleotide that is only a part of the coding or non-coding region of PSE mRNA "Antisense" is. The antisense oligonucleotide can e.g. B. to that Area surrounding the translation start site of PSE mRNA, to be complementary. An antisense oligonucleotide can e.g. B. about 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50 and more nucleotides long his. An antisense nucleic acid according to the invention can be found under Use chemical synthesis and enzymatic Ligation reactions constructed using methods known in the art become. An antisense nucleic acid (e.g. a Antisense oligonucleotide) can e.g. B. can be synthesized chemically, wherein naturally occurring nucleotides or variously modified Nucleotides are used that are designed so that they increase the biological stability of the molecules or the physical stability of the between the antisense and the sense Increase nucleic acid formed duplexes, for example Phosphorothioate derivatives and acridine substituted nucleotides be used. Examples of modified nucleotides used for Generation of the antisense nucleic acid can be used are u. a. 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlorouracil, 5-ioduracil, hypoxanthine, xanthine, 4-acetylcytosine, 5- (carboxyhydroxylmethyl) uracil, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thiouridine, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, Beta-D-galactosylqueosine, inosine, N6-isopentenyladenine, 1-methylguanine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-methylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-adenine, 7-methylguanine, 5-methylaminomethyluracil, 5-methoxyaminomethyl-2-thiouracil, beta-D-mannosylqueosine, 5'-methoxycarboxymethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentyladenine, Uracil-5-oxyacetic acid (v), wybutoxosin, pseudouracil, queosin, 2-thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, uracil-5-oxyacetic acid methyl ester, uracil-5- oxyacetic acid (v), 5-methyl-2-thiouracil, 3- (3-amino-3-N-2- carboxypropyl) uracil, (acp3) w and 2,6-diaminopurine. The Antisense nucleic acid can alternatively be used biologically an expression vector are prepared, in which a Nucleic acid has been subcloned in the antisense direction (i.e. RNA, which is transcribed by the inserted nucleic acid, is of interest to a target nucleic acid of interest in Direction oriented, which continues in the subsection below is described).

Die erfindungsgemäßen Antisense-Nukleinsäuremoleküle werden üblicherweise an eine Zelle verabreicht oder in situ erzeugt, so dass sie mit der zellulären mRNA und/oder der genomischen DNA, die eine PSE kodiert, hybridisieren oder daran binden, um dadurch die Expression des Proteins, z. B. durch Hemmung der Transkription und/oder Translation, zu hemmen. Die Hybridisierung kann durch herkömmliche Nukleotidkomplementarität unter Bildung eines stabilen Duplexes oder z. B. im Fall eines Antisense-Nukleinsäuremoleküls, das DNA-Duplices bindet, durch spezifische Wechselwirkungen in der großen Furche der Doppelhelix erfolgen. Das Antisense-Molekül kann so modifiziert sein, dass es spezifisch an einen Rezeptor oder an ein auf einer ausgewählten Zelloberfläche exprimiertes Antigen bindet, z. B. durch Binden des Antisense- Nukleinsäuremoleküls an ein Peptid oder einen Antikörper, das/der an einen Zelloberflächenrezeptor oder ein Antigen bindet. Das Antisense-Nukleinsäuremolekül kann auch unter Verwendung der hier beschriebenen Vektoren den Zellen zugeführt werden. Zur Erzielung ausreichender intrazellulärer Konzentrationen der Antisense-Moleküle sind Vektorkonstrukte, in denen sich das Antisense-Nukleinsäuremolekül unter der Kontrolle eines starken prokaryotischen, viralen oder eukaryotischen, einschließlich pflanzlichen, Promotors befindet, bevorzugt. The antisense nucleic acid molecules according to the invention are usually administered to a cell or generated in situ, so that the cellular mRNA and / or genomic DNA, that encode, hybridize, or bind to a PSE to thereby expression of the protein, e.g. B. by inhibiting transcription and / or translation. The hybridization can be done by conventional nucleotide complementarity to form a stable duplexes or z. B. in the case of a Antisense nucleic acid molecule that binds DNA duplexes by specific Interactions occur in the large groove of the double helix. The Antisense molecule can be modified to be specific a receptor or to one on a selected cell surface expressed antigen binds e.g. B. by binding the antisense Nucleic acid molecule to a peptide or an antibody, the binds to a cell surface receptor or an antigen. The Antisense nucleic acid molecule can also be used here described vectors are supplied to the cells. To achieve sufficient intracellular concentrations of Antisense molecules are vector constructs in which the Antisense nucleic acid molecule under the control of a strong prokaryotic, viral or eukaryotic, including plant, Promoter is preferred.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäuremolekül ein α-anomeres Nukleinsäuremolekül. Ein α-anomeres Nukleinsäuremolekül bildet spezifische doppelsträngige Hybride mit komplementärer RNA, wobei die Stränge im Gegensatz zu gewöhnlichen β-Einheiten parallel zueinander verlaufen. (Gaultier et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15: 6625-6641). Das Antisense- Nukleinsäuremolekül kann zudem ein 2'-o-Methylribonukleotid (Inoue et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15: 6131-6148) oder ein chimäres RNA-DNA-Analogon (Inoue et al. (1987) FEBS Lett. 215: 327-330) umfassen. In a further embodiment, this is the invention Antisense nucleic acid molecule is an α-anomeric nucleic acid molecule. On α-anomeric nucleic acid molecule forms specific double-stranded ones Hybrid with complementary RNA, the strands being unlike ordinary β units run parallel to each other. (Gaultier et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15: 6625-6641). The antisense Nucleic acid molecule can also be a 2'-o-methyl ribonucleotide (Inoue et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15: 6131-6148) or a chimeric RNA-DNA analog (Inoue et al. (1987) FEBS Lett. 215: 327-330).

Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäure ein Ribozym. Ribozyme sind katalytische RNA-Moleküle mit Ribonukleaseaktivität, die eine einzelsträngige Nukleinsäure, wie eine mRNA, spalten können, zu der sie einen komplementären Bereich haben. Somit können Ribozyme (z. B. Hammerhead-Ribozyme (beschrieben in Haselhoff und Gerlach (1988) Nature 334: 585-591)) zur katalytischen Spaltung von PSE-mRNA- Transkripten verwendet werden, um dadurch die Translation von PSE-mRNA zu hemmen. Ein Ribozym mit Spezifität für eine PSE-kodierende Nukleinsäure kann auf der Basis der Nukleotidsequenz einer hier offenbarten PSE-cDNA (d. h. 38_ck21_g07fwd in SEQ ID NO: 1) oder auf der Basis einer gemäß den in dieser Erfindung gelehrten Verfahren zu isolierenden heterologen Sequenz gestaltet werden. Beispielsweise kann ein Derivat einer Tetrahymena-L-19-IVS-RNA konstruiert werden, wobei die Nukleotidsequenz der aktiven Stelle komplementär zu der Nukleotidsequenz ist, die in einer PSE-kodierenden mRNA gespalten werden soll. Siehe z. B. Cech et al., US-Patent Nr. 4,987,071 und Cech et al., US-Patent Nr. 5,116,742. Alternativ kann PSE-mRNA zur Selektion einer katalytischen RNA mit einer spezifischen Ribonukleaseaktivität aus einem Pool von RNA-Molekülen verwendet werden. Siehe z. B. Bartel, D., und Szostak, J. W. (1993) Science 261: 1411-1418. In a further embodiment, one according to the invention Antisense nucleic acid a ribozyme. Ribozymes are catalytic RNA molecules with ribonuclease activity that are single-stranded Can cleave nucleic acid, such as an mRNA, to which they join have complementary area. Thus ribozymes (e.g. Hammerhead ribozymes (described in Haselhoff and Gerlach (1988) Nature 334: 585-591)) for the catalytic cleavage of PSE mRNA Transcripts are used to help translate to inhibit PSE mRNA. A ribozyme with specificity for one Nucleic acid encoding PSE can be based on the Nucleotide sequence of a PSE cDNA disclosed here (i.e. 38_ck21_g07fwd in SEQ ID NO: 1) or on the basis of one in accordance with this Invention taught methods to isolate heterologous sequence be designed. For example, a derivative of a Tetrahymena-L-19 IVS RNA are constructed, the Nucleotide sequence of the active site complementary to the nucleotide sequence which is to be cleaved in a PSE-encoding mRNA. See e.g. B. Cech et al., U.S. Patent No. 4,987,071 and Cech et al., U.S. Patent No. 5,116,742. Alternatively, PSE mRNA can be used for selection a catalytic RNA with a specific Ribonuclease activity from a pool of RNA molecules can be used. See e.g. B. Bartel, D., and Szostak, J.W. (1993) Science 261: 1411-1418.

Alternativ lässt sich die PSE-Gen-Expression hemmen, indem Nukleotidsequenzen, die komplementär zum regulatorischen Bereich einer PSE-Nukleotidsequenz (z. B. einem PSE-Promotor und/oder -Enhancer) sind, so dirigiert werden, dass Dreifachhelix-Strukturen gebildet werden, welche die Transkription eines PSE-Gens in Zielzellen hemmen. Siehe allgemein Helene, C. (1991) Anticancer Drug Res. 6(6) 569-84; Helene, C., et al. (1992) Ann. N. Y. Acad. Sci. 660: 27-36; und Maher. L. J. (1992) Bioassays 14(12): 807-815. Alternatively, PSE gene expression can be inhibited by Nucleotide sequences complementary to regulatory Region of a PSE nucleotide sequence (e.g. a PSE promoter and / or enhancers) are directed so that Triple helix structures are formed, which are the transcription of a Inhibit PSE genes in target cells. See generally Helene, C. (1991) Anticancer Drug Res. 6 (6) 569-84; Helene, C., et al. (1992) Ann. N. Y. Acad. Sci. 660: 27-36; and Maher. L. J. (1992) Bioassays 14 (12): 807-815.

In einer weiteren Alternative lässt sich die PSE-Gen-Expression durch Co-Suppression hemmen, auch eine gleichzeitige Expression eines kombinierten Antisense/Sense-Strang (RNAi-Technik) ist vorteilhaft möglich. Another alternative is PSE gene expression inhibit by co-suppression, also simultaneous expression of a combined antisense / sense strand (RNAi technique) advantageously possible.

B. GenkonstruktB. gene construct

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein neues Genkonstrukt, was eine isolierte Nukleinsäure bedeutet, die von einer Pflanze oder einem Pilz stammt und ein Polypeptid kodiert, das C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängert, oder die Gensequenz der SEQ ID NO: 1, ihre Homologa, Derivate oder Analoga, die funktionsfähig mit einem oder mehreren Regulationssignalen, vorteilhafterweise zur Steigerung der Genexpression, verbunden sind. Beispiele für diese Regulationssequenzen sind Sequenzen, an die Induktoren oder Repressoren binden und so die Expression der Nukleinsäure regulieren. Zusätzlich zu diesen neuen Regulationssequenzen kann die natürliche Regulation dieser Sequenzen vor den eigentlichen Strukturgenen noch vorhanden sein und, wenn geeignet, genetisch modifiziert worden sein, so dass die natürliche Regulation ausgeschaltet worden ist und die Expression der Gene gesteigert worden ist. Das Genkonstrukt kann jedoch auch eine einfachere Struktur haben, d. h. dass keine zusätzlichen Regulationssignale vor der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder ihren Homologa inseriert worden sind und der natürliche Promotor mit seiner Regulation nicht deletiert worden ist. Statt dessen ist die natürliche Regulationssequenz so mutiert worden, dass keine Regulation mehr stattfindet und die Genexpression verstärkt ist. Das Genkonstrukt kann außerdem vorteilhafterweise eine oder mehrere sogenannte Enhancer-Sequenzen, die funktionsfähig mit dem Promotor verbunden sind und die gesteigerte Expression der Nukleinsäuresequenz ermöglichen, umfassen. Es ist auch möglich, am 3'-Ende der DNA-Sequenzen zusätzlich vorteilhafte Sequenzen zu inserieren, beispielsweise weitere Regulationselemente oder Terminatoren. Die Elongasegene können im Genkonstrukt in einer oder mehreren Kopien vorliegen. Es ist vorteilhaft für die Insertion weiterer Gene in Organismen, wenn weitere Gene im Genkonstrukt vorliegen. Another embodiment of the invention is a new gene construct, which means an isolated nucleic acid that comes from a plant or a fungus and encodes a polypeptide that encodes C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid by at least two Extends carbon atoms, or the gene sequence of SEQ ID NO: 1, their homologs, derivatives or analogs, which are operably linked to one or more regulatory signals, advantageously to increase gene expression. Examples of these regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind and thus regulate the expression of the nucleic acid. In addition to these new regulatory sequences, the natural regulation of these sequences may still be present before the actual structural genes and, if appropriate, may have been genetically modified so that natural regulation has been switched off and the expression of the genes has been increased. However, the gene construct can also have a simpler structure, ie that no additional regulation signals have been inserted before the sequence SEQ ID NO: 1 or its homologs and the natural promoter with its regulation has not been deleted. Instead, the natural regulatory sequence has been mutated so that regulation no longer takes place and gene expression is increased. The gene construct can also advantageously comprise one or more so-called enhancer sequences which are operably linked to the promoter and which allow increased expression of the nucleic acid sequence. It is also possible to additionally insert advantageous sequences, for example further regulatory elements or terminators, at the 3 'end of the DNA sequences. The elongase genes can be present in the gene construct in one or more copies. It is advantageous for the insertion of further genes in organisms if further genes are present in the gene construct.

Vorteilhafte Regulationssequenzen für das neue Verfahren liegen beispielsweise in Promotoren vor, wie dem cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, lpp-, lac-, lpp-lac-, lacIq- T7-, T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, λ-PR- oder λ-PL-Promotor und werden vorteilhafterweise in Gram-negativen Bakterien angewendet. Weitere vorteilhafte Regulationssequenzen liegen beispielsweise in den Gram-positiven Promotoren amy und SPO2, in den Hefe- oder Pilzpromotoren ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH oder in den Pflanzenpromotoren CaMV/35S [Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294], PRP1 [Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, lib4, usp, STLS1, B33, nos oder im Ubiquitin- oder Phaseolin-Promotor vor. In diesem Zusammenhang vorteilhaft sind ebenfalls induzierbare Promotoren, wie die in EP-A-0 388 186 (Benzylsulfonamidinduzierbar), Plant J. 2, 1992: 397-404 (Gatz et al., Tetracyclin-induzierbar), EP-A-0 335 528 (Abzisinsäure-induzierbar) oder WO 93/21334 (Ethanol- oder Cyclohexenol-induzierbar) beschriebenen Promotoren. Weitere geeignete Pflanzenpromotoren sind der Promotor von cytosolischer FBPase oder der ST-LSI-Promotor der Kartoffel (Stockhaus et al., EMBO J. 8, 1989, 2445), der Phosphoribosylpyrophosphatamidotransferase-Promotor aus Glycine max (Genbank-Zugangsnr. U87999) oder der in EP-A-0 249 676 beschriebene nodenspezifische Promotor. Besonders vorteilhafte Promotoren sind Promotoren, welche die Expression in Geweben ermöglichen, die an der Fettsäurebiosynthese beteiligt sind. Ganz besonders vorteilhaft sind samenspezifische Promotoren, wie der usp-, LEB4-, Phaseolin- oder Napin-Promotor. Weitere besonders vorteilhafte Promotoren sind samenspezifische Promotoren, die für Monokotyledonen oder Dikotyledonen verwendet werden können und in US 5,608,152 (Napin-Promotor aus Raps), WO 98/45461 (Phaseolin- Promotor aus Arobidopsis), US 5,504,200 (Phaseolin-Promotor aus Phaseolus vulgaris), WO 91/13980 (Bce4-Promotor aus Brassica), von Baeumlein et al., Plant J., 2, 2, 1992: 233-239 (LEB4-Promotor aus Leguminosen) beschrieben sind, wobei sich diese Promotoren für Dikotyledonen eignen. Die folgenden Promotoren eignen sich beispielsweise für Monokotyledonen lpt-2- oder lpt-1-Promotor aus Gerste (WO 95/15389 und WO 95/23230), Hordein-Promotor aus und andere, in WO 99/16890 beschriebene geeignete Promotoren. Advantageous regulatory sequences for the novel process are present for example in promoters such as the cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, lacI q- T7, T5 , T3, gal, trc, ara, SP6, λ-P R or λ-P L promoter and are advantageously used in Gram-negative bacteria. Further advantageous regulatory sequences are, for example, in the Gram-positive promoters amy and SPO2, in the yeast or fungal promoters ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH or in the plant promoters CaMV / 35S [Franck et al., 1980, Cell 21: 285-294], PRP1 [Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, lib4, usp, STLS1, B33, nos or in the ubiquitin or phaseolin promoter. In this context, inducible promoters are also advantageous, such as those in EP-A-0 388 186 (benzylsulfonamide inducible), Plant J. 2, 1992: 397-404 (Gatz et al., Tetracycline inducible), EP-A-0 335 528 (abzisic acid inducible) or WO 93/21334 (ethanol or cyclohexenol inducible) described promoters. Further suitable plant promoters are the cytosolic FBPase promoter or the potato ST-LSI promoter (Stockhaus et al., EMBO J. 8, 1989, 2445), the glycine max phosphoribosylpyrophosphatamidotransferase promoter (Genbank accession number U87999) or the node-specific promoter described in EP-A-0 249 676. Particularly advantageous promoters are promoters which enable expression in tissues which are involved in fatty acid biosynthesis. Seed-specific promoters such as the usp, LEB4, phaseolin or napin promoter are particularly advantageous. Further particularly advantageous promoters are seed-specific promoters which can be used for monocotyledons or dicotyledons and are described in US Pat. , WO 91/13980 (Bce4 promoter from Brassica), by Baeumlein et al., Plant J., 2, 2, 1992: 233-239 (LEB4 promoter from legumes) are described, these promoters being suitable for dicotyledons. The following promoters are suitable, for example, for monocotyledons lpt-2 or lpt-1 promoter from barley (WO 95/15389 and WO 95/23230), hordein promoter and other suitable promoters described in WO 99/16890.

Es ist im Prinzip möglich, alle natürlichen Promotoren mit ihren Regulationssequenzen, wie die oben genannten, für das neue Verfahren zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich und vorteilhaft, zusätzlich synthetische Promotoren zu verwenden. In principle it is possible to use all natural promoters with their Regulatory sequences, such as those mentioned above, for the new one Procedure to use. It is also possible and advantageous additionally use synthetic promoters.

Das Genkonstrukt kann, wie oben beschrieben, auch weitere Gene umfassen, die in die Organismen eingebracht werden sollen. Es ist möglich und vorteilhaft, in die Wirtsorganismen Regulationsgene, wie Gene für Induktoren, Repressoren oder Enzyme, welche durch ihre Enzymaktivität in die Regulation eines oder mehrerer Gene eines Biosynthesewegs eingreifen, einzubringen und darin zu exprimieren. Diese Gene können heterologen oder homologen Ursprungs sein. Die inserierten Gene können ihren eigenen Promotor haben oder auch unter der Kontrolle des Promotors der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder seiner Homologa stehen. As described above, the gene construct can also contain other genes include which are to be introduced into the organisms. It is possible and beneficial, in the host organisms regulatory genes, such as genes for inducers, repressors or enzymes, which are caused by their enzyme activity in the regulation of one or more Intervene, insert and insert genes of a biosynthetic pathway to express. These genes can be heterologous or homologous Be of origin. The inserted genes can have their own Have promoter or under the control of the promoter the sequence SEQ ID NO: 1 or its homologs.

Das Genkonstrukt umfasst vorteilhafterweise zur Expression der anderen vorliegenden Gene weitere 3'- und/oder 5'-terminale Regulationssequenzen zur Steigerung der Expression, die in Abhängigkeit vom gewählten Wirtsorganismus und dem Gen oder den Genen für die optimale Expression ausgewählt werden. The gene construct advantageously comprises for the expression of the other present genes further 3'- and / or 5'-terminals Regulatory sequences to increase expression, which in Dependence on the selected host organism and the gene or the genes are selected for optimal expression.

Diese Regulationssequenzen sollen, wie oben erwähnt, die spezifische Expression der Gene und die Proteinexpression ermöglichen. Dies kann je nach dem Wirtsorganismus beispielsweise bedeuten, dass das Gen nur nach Induktion exprimiert oder überexprimiert wird oder dass es sofort exprimiert und/oder überexprimiert wird. As mentioned above, these regulatory sequences are intended to: specific expression of the genes and protein expression enable. This can vary depending on the host organism for example, mean that the gene only expresses after induction or is overexpressed or that it expresses immediately and / or is overexpressed.

Die Regulationssequenzen oder -faktoren können außerdem vorzugsweise eine vorteilhafte Wirkung auf die Expression der eingebrachten Gene haben und diese somit steigern. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Regulationselemente unter Verwendung starker Transkriptionssignale, wie Promotoren und/oder Enhancer, vorteilhafterweise auf Transkriptionsebene verstärkt werden. Es ist jedoch weiterhin auch möglich, die Translation zum Beispiel durch Verbesserung der mRNA-Stabilität zu verstärken. The regulatory sequences or factors can also preferably an advantageous effect on the expression of the have introduced genes and thus increase them. In this way it is possible to use the regulatory elements strong transcription signals, such as promoters and / or enhancers, advantageously be enhanced at the transcription level. It however, translation is still possible, for example by enhancing mRNA stability.

C. Rekombinante Expressionsvektoren und WirtszellenC. Recombinant Expression Vectors and Host Cells

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Vektoren, vorzugsweise Expressionsvektoren, die eine Nukleinsäure enthalten, die eine PSE (oder einen Teil davon) kodieren. Wie hier verwendet, betrifft der Begriff "Vektor" ein Nukleinsäuremolekül, das eine andere Nukleinsäure transportieren kann, an welche es gebunden ist. Ein Vektortyp ist ein "Plasmid", was für eine zirkuläre doppelsträngige DNA-Schleife steht, in die zusätzlichen DNA-Segmente ligiert werden können. Ein weiterer Vektortyp ist ein viraler Vektor, wobei zusätzliche DNA-Segmente in das virale Genom ligiert werden können. Bestimmte Vektoren können in einer Wirtszelle, in die sie eingebracht worden sind, autonom replizieren (z. B. Bakterienvektoren mit bakteriellem Replikationsursprung und episomale Säugervektoren). Andere Vektoren (z. B. nicht-episomale Säugervektoren) werden beim Einbringen in die Wirtszelle in das Genom einer Wirtszelle integriert und dadurch zusammen mit dem Wirtsgenom repliziert. Another aspect of the invention relates to vectors preferably expression vectors which contain a nucleic acid, encoding a PSE (or part of it). Like here used, the term "vector" refers to a nucleic acid molecule, that can transport another nucleic acid to which it is bound. A vector type is a "plasmid", what there is a circular double-stranded DNA loop into which additional DNA segments can be ligated. Another Vector type is a viral vector, with additional DNA segments can be ligated into the viral genome. Certain vectors can in a host cell into which they have been placed replicate autonomously (e.g. bacterial vectors with bacterial Origin of replication and episomal mammalian vectors). Other Vectors (e.g. non-episomal mammalian vectors) are used in the Introduction into the host cell in the genome of a host cell integrated and thereby replicated together with the host genome.

Zudem können bestimmte Vektoren die Expression von Genen, mit denen sie funktionsfähig verbunden sind, steuern. Diese Vektoren werden hier als "Expressionsvektoren" bezeichnet. Gewöhnlich haben Expressionsvektoren, die für DNA-Rekombinationstechniken geeignet sind, die Form von Plasmiden. In der vorliegenden Beschreibung können "Plasmid" und "Vektor" austauschbar verwendet werden, da das Plasmid die am häufigsten verwendete Vektorform ist. Die Erfindung soll jedoch diese anderen Expressionsvektorformen, wie virale Vektoren (z. B. replikationsdefiziente Retroviren, Adenoviren und adenoverwandte Viren), die ähnliche Funktionen ausüben, umfassen. Ferner soll der Begriff Vektor auch andere Vektoren, die dem Fachmann bekannt sind, wie Phagen, Viren, wie SV40, CMV, Baculovirus, Adenovirus, Transposons, IS-Elemente, Phasmide, Phagemide, Cosmide, lineare oder zirkuläre DNA, umfassen. In addition, certain vectors can express genes with to which they are functionally connected. These vectors are referred to here as "expression vectors". Usually have expression vectors used for recombinant DNA techniques are suitable, the form of plasmids. In the present Description can "plasmid" and "vector" interchangeably be used because the plasmid is the most commonly used Is vector shape. However, the invention is intended to address these others Expression vector forms, such as viral vectors (e.g. replication-deficient retroviruses, adenoviruses and adeno-related viruses), perform similar functions. Furthermore, the Term vector also includes other vectors known to those skilled in the art are like phages, viruses like SV40, CMV, baculovirus, adenovirus, Transposons, IS elements, phasmids, phagemids, cosmids, linear or circular DNA.

Die erfindungsgemäßen rekombinanten Expressionsvektoren umfassen eine erfindungsgemäße Nukleinsäure oder ein erfindungsgemäßes Genkonstrukt in einer Form, die sich zur Expression der Nukleinsäure in einer Wirtszelle eignet, was bedeutet, dass die rekombinanten Expressionsvektoren eine oder mehrere Regulationssequenzen, ausgewählt auf der Basis der zur Expression zu verwendenden Wirtszellen, die mit der zu exprimierenden Nukleinsäuresequenz funktionsfähig verbunden ist, umfasst. In einem rekombinanten Expressionsvektor bedeutet "funktionsfähig verbunden", dass die Nukleotidsequenz von Interesse derart an die Regulationssequenz(en) gebunden ist, dass die Expression der Nukleotidsequenz möglich ist und sie aneinander gebunden sind, so dass beide Sequenzen die vorhergesagte, der Sequenz zugeschriebene Funktion erfüllen (z. B. in einem In-vitro- Transkriptions-/Translationssystem oder in einer Wirtszelle, wenn der Vektor in die Wirtszelle eingebracht wird). Der Begriff "Regulationssequenz" soll Promotoren, Enhancer und andere Expressionskontrollelemente (z. B. Polyadenylierungssignale) umfassen. Diese Regulationssequenzen sind z. B. beschrieben in Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990), oder siehe: Gruber und Crosby, in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnolgy, CRC Press, Boca Raton, Florida, Hrsgb.: Glick und Thompson, Kapitel 7, 89-108, einschließlich der Literaturstellen darin. Regulationssequenzen umfassen solche, welche die konstitutive Expression einer Nukleotidsequenz in vielen Wirtszelltypen steuern, und solche, welche die direkte Expression der Nukleotidsequenz nur in bestimmten Wirtszellen unter bestimmten Bedingungen steuern. Der Fachmann weiß, dass die Gestaltung des Expressionsvektors von Faktoren, wie der Auswahl der zu transformierenden Wirtszelle, dem Ausmaß der Expression des gewünschten Proteins usw., abhängen kann. Die erfindungsgemäßen Expressionsvektoren können in Wirtszellen eingebracht werden, um dadurch Proteine oder Peptide, einschließlich Fusionsproteinen oder -peptiden, herzustellen, die von den Nukleinsäuren, wie hier beschrieben, kodiert werden (z. B. PSEs, mutante Formen von PSEs, Fusionsproteine usw.). The recombinant expression vectors according to the invention comprise a nucleic acid according to the invention or one according to the invention Gene construct in a form that is suitable for expression of the Nucleic acid in a host cell, which means that the recombinant expression vectors one or more Regulatory sequences selected based on the expression using host cells with the one to be expressed Nucleic acid sequence is operably linked. In one recombinant expression vector means "functional linked "that the nucleotide sequence of interest is such the regulatory sequence (s) is linked to the expression the nucleotide sequence is possible and bound to each other are so that both sequences are the predicted, the sequence perform the assigned function (e.g. in an in vitro Transcription / translation system or in a host cell, when the vector is introduced into the host cell). The The term "regulatory sequence" is intended to be promoters, enhancers and others Expression control elements (e.g. polyadenylation signals) include. These regulatory sequences are e.g. B. described in Goeddel: Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990), or see: Gruber and Crosby, in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnolgy, CRC Press, Boca Raton, Florida, ed .: Glick and Thompson, Chapter 7, 89-108, including the references therein. Regulatory sequences include those that are constitutive Expression of a nucleotide sequence in many host cell types control, and those that direct expression of Nucleotide sequence only in certain host cells under certain Control conditions. The expert knows that the design the expression vector of factors such as the selection of the transforming host cell, the level of expression of the desired protein, etc., may depend. The invention Expression vectors can be introduced into host cells in order to thereby proteins or peptides, including fusion proteins or peptides to be produced by the nucleic acids as here described, encoded (e.g. PSEs, mutant forms of PSEs, Fusion proteins, etc.).

Die erfindungsgemäßen rekombinanten Expressionsvektoren können zur Expression von PSEs in prokaryotischen oder eukaryotischen Zellen gestaltet sein. Beispielsweise können PSE-Gene in bakteriellen Zellen, wie C. glutamicum, Insektenzellen (unter Verwendung von Baculovirus-Expressionsvektoren), Hefe- und anderen Pilzzellen (siehe Romanos, M. A., et al. (1992) "Foreign gene expression in yeast: a review", Yeast 8: 423-488; von den Hondel, C. A. M. J. J., et al. (1991) "Heterologous gene expression in filamentous fungi", in: More Gene Manipulations in Fungi, J. W. Bennet & L. L. Lasure, Hrsgb., S. 396-428: Academic Press: San Diego; und von den Hondel, C. A. M. J. J., & Punt, P. J. (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, Peberdy, J. F., et al., Hrsgb., S. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge), Algen (Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology.1, 3: 239-251), Ciliaten der Typen: Holotrichia, Peritrichia, Spirotrichia, Suctoria, Tetrahymena, Paramecium, Colpidium, Glaucoma, Platyophrya, Potomacus, Pseudocohnilembus, Euplotes, Engelmaniella und Stylonychia, insbesondere der Gattung Stylonychia lemnae, mit Vektoren nach einem Transformationsverfahren, wie beschrieben in WO 98/01572, sowie Zellen vielzelliger Pflanzen (siehe Schmidt, R. und Willmitzer, L. (1988) "High efficiency Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Arabidopsis thaliana leaf and cotyledon explants" Plant Cell Rep.: 583-586; Plant Molecular Biology and Biotechnology, C Press, Boca Raton, Florida, Kapitel 6/7, S. 71-119 (1993); F. F. White, B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press (1993), 128-43; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225 (und darin zitierte Literaturstellen)) oder nicht-humanen Säugerzellen exprimiert werden. Geeignete Wirtszellen werden ferner erörtert in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). Der rekombinante Expressionsvektor kann alternativ, zum Beispiel unter Verwendung von T7-Promotor- Regulationssequenzen und T7-Polymerase, in vitro transkribiert und translatiert werden. The recombinant expression vectors according to the invention can for the expression of PSEs in prokaryotic or eukaryotic Cells. For example, PSE genes can be found in bacterial cells, such as C. glutamicum, insect cells (under Use of baculovirus expression vectors), yeast and other fungal cells (see Romanos, M.A., et al. (1992) "Foreign gene expression in yeast: a review ", Yeast 8: 423-488; by the Hondel, C.A.M.J., et al. (1991) "Heterologous gene expression in filamentous fungi ", in: More Gene Manipulations in Fungi, J.W. Bennet & L.L. Lasure, eds., Pp. 396-428: Academic Press: San Diego; and von den Hondel, C.A.M.J. J. & Punt, P.J. (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of Fungi, Peberdy, J.F., et al., eds., pp. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge), Algae (Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology. 1, 3: 239-251), ciliates of the types: Holotrichia, Peritrichia, Spirotrichia, Suctoria, Tetrahymena, Paramecium, Colpidium, Glaucoma, Platyophrya, Potomacus, Pseudocohnilembus, Euplotes, Engelmaniella and Stylonychia, especially the genus Stylonychia lemnae, with vectors after a transformation process, such as described in WO 98/01572, and cells of multicellular plants (see Schmidt, R. and Willmitzer, L. (1988) "High efficiency Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Arabidopsis thaliana leaf and cotyledon explants "Plant Cell Rep .: 583-586; Plant Molecular Biology and Biotechnology, C Press, Boca Raton, Florida, Chapter 6/7, pp. 71-119 (1993); F. F. White, B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, ed .: Kung and R. Wu, Academic Press (1993), 128-43; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225 (and cited therein References)) or non-human mammalian cells are expressed. Suitable host cells are also discussed in Goeddel, Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990). The recombinant expression vector can alternatively, for example using T7 promoter Regulatory sequences and T7 polymerase, transcribed in vitro and be translated.

Die Expression von Proteinen in Prokaryoten erfolgt meist mit Vektoren, die konstitutive oder induzierbare Promotoren enthalten, welche die Expression von Fusions- oder nicht-Fusionsproteinen steuern. Fusionsvektoren fügen eine Reihe von Aminosäuren an ein darin kodiertes Protein an, gewöhnlich am Aminoterminus des rekombinanten Proteins, aber auch am C-Terminus oder fusioniert innerhalb geeigneter Bereiche in den Proteinen. Diese Fusionsvektoren haben gewöhnlich drei Aufgaben: 1) die Verstärkung der Expression von rekombinantem Protein; 2) die Erhöhung der Löslichkeit des rekombinanten Proteins und 3) die Unterstützung der Reinigung des rekombinanten Proteins durch Wirkung als Ligand bei der Affinitätsreinigung. Bei Fusions- Expressionsvektoren wird oft eine proteolytische Spaltstelle an der Verbindungsstelle der Fusionseinheit und des rekombinanten Proteins eingebracht, so dass die Abtrennung des rekombinanten Proteins von der Fusionseinheit nach der Reinigung des Fusionsproteins möglich ist. Diese Enzyme und ihre entsprechenden Erkennungssequenzen umfassen Faktor Xa, Thrombin und Enterokinase. Proteins are mostly expressed in prokaryotes with vectors that are constitutive or inducible promoters contain the expression of fusion or control non-fusion proteins. Fusion vectors add a series of Amino acids to a protein encoded therein, usually on Amino terminus of the recombinant protein, but also at the C-terminus or fuses within appropriate ranges in the proteins. These fusion vectors usually have three functions: 1) the Enhancing the expression of recombinant protein; 2) the Increasing the solubility of the recombinant protein and 3) the Support the purification of the recombinant protein by Effect as a ligand in affinity purification. In the case of fusion Expression vectors often become a proteolytic cleavage site the junction of the fusion unit and the recombinant Protein introduced so that the separation of the recombinant Protein from the fusion unit after cleaning the Fusion protein is possible. These enzymes and their corresponding ones Recognition sequences include factor Xa, thrombin and Enterokinase.

Typische Fusions-Expressionsvektoren sind u. a. pGEX (Pharmacia Biotech Inc. Smith, D. B., und Johnson, K. S. (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) und pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ), bei denen Glutathion-S-Transferase (GST), Maltose E-bindendes Protein bzw. Protein A an das rekombinante Zielprotein fusioniert wird. Bei einer Ausführungsform ist die PSE-kodierende Sequenz in einen pGEX-Expressionsvektor kloniert, so dass ein Vektor erzeugt wird, der ein Fusionsprotein kodiert, das vom N-Terminus zum C-Terminus GST-Thrombin-Spaltstelle-X-Protein umfasst. Das Fusionsprotein kann durch Affinitätschromatographie unter Verwendung von Glutathion-Agarose-Harz gereinigt werden. Rekombinante PSE, die nicht an GST fusioniert ist, kann durch Spaltung des Fusionsproteins mit Thrombin gewonnen werden. Typical fusion expression vectors include a. pGEX (Pharmacia Biotech Inc. Smith, D.B. and Johnson, K.S. (1988) Gene 67: 31-40), pMAL (New England Biolabs, Beverly, MA) and pRIT5 (Pharmacia, Piscataway, NJ) in which glutathione-S-transferase (GST), Maltose E-binding protein or Protein A to the recombinant target protein is fused. At a The PSE coding sequence is in one embodiment pGEX expression vector cloned, so that a vector is generated that a Fusion protein encodes that from the N-terminus to the C-terminus GST thrombin cleavage site X protein. The fusion protein can be by affinity chromatography using Glutathione-agarose resin can be cleaned. Recombinant PSE, which is not merged with GST can be split by Fusion protein can be obtained with thrombin.

Beispiele für geeignete induzierbare nicht-Fusions-E. coli- Expressionsvektoren sind u. a. pTrc (Amann et al. (1988) Gene 69: 301-315) und pET 11d (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Kalifornien (1990) 60-89). Die Zielgenexpression vom pTrc-Vektor beruht auf der Transkription durch Wirts-RNA-Polymerase von einem Hybrid-trp-lac-Fusionspromotor. Die Zielgenexpression aus dem pET 11d-Vektor beruht auf der Transkription von einem T7-φ10-lac- Fusions-Promotor, die von einer coexprimierten viralen RNA-Polymerase (T7 gn1) vermittelt wird. Diese virale Polymerase wird von den Wirtsstämmen BL21 (DE3) oder HMS174 (DE3) von einem residenten λ-Prophagen bereitgestellt, der ein T7 φ1-Gen unter der Transkriptionskontrolle des lacUV 5-Promotors birgt. Examples of suitable inducible non-fusion E. coli Expression vectors are u. a. pTrc (Amann et al. (1988) Gene 69: 301-315) and pET 11d (Studier et al., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 60-89). The target gene expression from the pTrc vector is based on the transcription by host RNA polymerase from one Hybrid trp-lac fusion promoter. The target gene expression from the pET 11d vector is based on the transcription of a T7-φ10-lac- Fusion promoter generated by a coexpressed viral RNA polymerase (T7 gn1) is mediated. This viral polymerase will from the host strains BL21 (DE3) or HMS174 (DE3) from one resident λ prophage provided a T7 φ1 gene under the Transcription control of the lacUV 5 promoter harbors.

Andere in prokaryotischen Organismen geeignete Vektoren sind dem Fachmann bekannt, diese Vektoren sind beispielsweise in E. coli pLG338, pACYC184, die pBR-Reihe, wie pBR322, die pUC-Reihe, wie pUC18 oder pUC19, die M113mp-Reihe, pKC30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pIN-III113-B1, ?gt11 or pBdCI, in Streptomyces pIJ101, pIJ364, pIJ702 oder pIJ361, in Bacillus pUB110, pC194 oder pBD214, in Corynebacterium pSA77 oder pAJ667. Other vectors suitable in prokaryotic organisms are known to the person skilled in the art, these vectors are, for example, in E. coli pLG338, pACYC184, the pBR series, such as pBR322, the pUC series, such as pUC18 or pUC19, the M113mp series, pKC30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pIN-III 113 -B1,? gt11 or pBdCI, in Streptomyces pIJ101, pIJ364, pIJ702 or pIJ361, in Bacillus pUB110, pC194 or p774bJ6, or CBDn2A6, in CBDn2A6, in PBD2146 or PBD2146, or CBDn2A6, in PBD2146, or CBDn2A6, in CBD2146, or PBD2146, in CBD2146 or PBD2146, pC194 or pBDn2146

Eine Strategie zur Maximierung der Expression von rekombinantem Protein ist die Expression des Proteins in einem Wirtsbakterium, dessen Fähigkeit zur proteolytischen Spaltung des rekombinanten Proteins gestört ist (Gottesman, S., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, Kalifornien (1990) 119-128). Eine weitere Strategie ist die Veränderung der Nukleinsäuresequenz der in einen Expressionsvektor zu inserierenden Nukleinsäure, so dass die einzelnen Codons für jede Aminosäure diejenigen sind, die vorzugsweise in einem zur Expression ausgewählten Bakterium, wie C. glutamicum, verwendet werden (Wada et al. (1992) Nucleic Acids Res. 20: 2111-2118). Diese Veränderung der erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen erfolgt durch Standard-DNA-Synthesetechniken. A strategy to maximize the expression of recombinant Protein is the expression of the protein in a host bacterium, its ability to proteolytically cleave the recombinant Protein is disturbed (Gottesman, S., Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, California (1990) 119-128). Another strategy is to change the Nucleic acid sequence in an expression vector insert nucleic acid so that the individual codons for each Amino acids are those that are preferably used in expression selected bacteria such as C. glutamicum can be used (Wada et al. (1992) Nucleic Acids Res. 20: 2111-2118). This The nucleic acid sequences according to the invention are changed through standard DNA synthesis techniques.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der PSE-Expressionsvektor ein Hefe-Expressionsvektor. Beispiele für Vektoren zur Expression in der Hefe S. cerevisiae umfassen pYepSec1 (Baldari et al. (1987) Embo J. 6: 229-234), pMFa (Kurjan und Herskowitz (1982) Cell 30: 933-943), pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54: 113-123) sowie pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA). Vektoren und Verfahren zur Konstruktion von Vektoren, die sich zur Verwendung in anderen Pilzen, wie den filamentösen Pilzen, eignen, umfassen diejenigen, die eingehend beschrieben sind in: von den Hondel, C. A. M. J. J., & Punt, P. J. (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of fungi, J. F. Peberdy et al., Hrsgb., S. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge, oder in: More Gene Manipulations in Fungi [J. W. Bennet & L. L. Lasure, Hrsgb., S. 396-428: Academic Press: San Diego]. Weitere geeignete Hefevektoren sind beispielsweise 2αM, pAG-1, YEp6, YEp13 oder pEMBLYe23. In another embodiment, the PSE expression vector is a yeast expression vector. Examples of vectors for expression in the yeast S. cerevisiae include pYepSec1 (Baldari et al. (1987) Embo J. 6: 229-234), pMFa (Kurjan and Herskowitz (1982) Cell 30: 933-943), pJRY88 (Schultz et al. (1987) Gene 54: 113-123) and pYES2 (Invitrogen Corporation, San Diego, CA). Vectors and Process of constructing vectors that are ready for use in other fungi, such as filamentous fungi those that are described in detail in: from the Hondel, C.A.M.J.J. & Punt, P.J. (1991) "Gene transfer systems and vector development for filamentous fungi, in: Applied Molecular Genetics of fungi, J.F. Peberdy et al., eds., pp. 1-28, Cambridge University Press: Cambridge, or in: More Gene Manipulations in Fungi [J. W. Bennet & L.L. Lasure, eds., Pp. 396-428: Academic Press: San Diego]. Other suitable yeast vectors are for example 2αM, pAG-1, YEp6, YEp13 or pEMBLYe23.

Alternativ können die erfindungsgemäßen PSEs in Insektenzellen unter Verwendung von Baculovirus-Expressionsvektoren exprimiert werden. Baculovirus-Vektoren, die zur Expression von Proteinen in gezüchteten Insektenzellen (z. B. Sf9-Zellen) verfügbar sind, umfassen die pAc-Reihe (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol.. 3: 2156-2165) und die pVL-Reihe (Lucklow und Summers (1989) Virology 170: 31-39). Alternatively, the PSEs according to the invention can be used in insect cells expressed using baculovirus expression vectors become. Baculovirus vectors used for expression of proteins are available in cultured insect cells (e.g. Sf9 cells), include the pAc series (Smith et al. (1983) Mol. Cell Biol .. 3: 2156-2165) and the pVL series (Lucklow and Summers (1989) Virology 170: 31-39).

Die oben genannten Vektoren bieten nur einen kleinen Überblick über mögliche geeignete Vektoren. Weitere Plasmide sind dem Fachmann bekannt und sind zum Beispiel beschrieben in: Cloning Vectors (Hrsgb. Pouwels, P. H., et al., Elsevier, Amsterdam- New York-Oxford, 1985, ISBN 0 444 904018). The above vectors only provide a small overview about possible suitable vectors. Other plasmids are that Known to those skilled in the art and are described, for example, in: Cloning Vectors (ed. Pouwels, P.H., et al., Elsevier, Amsterdam- New York-Oxford, 1985, ISBN 0 444 904018).

Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird eine erfindungsgemäße Nukleinsäure in Säugerzellen unter Verwendung eines Säuger- Expressionsvektors exprimiert. Beispiele für Säuger-Expressionsvektoren umfassen pCDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329: 840) und pMT2PC (Kaufman et al. (1987) EMBO J. 6: 187-195). Bei der Verwendung in Säugerzellen werden die Kontrollfunktionen des Expressionsvektors oft von viralen Regulationselementen bereitgestellt. Üblicherweise verwendete Promotoren stammen z. B. aus Polyoma, Adenovirus2, Cytomegalievirus und Simian Virus 40. Weitere geeignete Expressionssysteme für prokaryotische und eukaryotische Zellen siehe in den Kapiteln 16 und 17 von Sambrook, J., Fritsch, E. F., und Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. Auflage, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989. In yet another embodiment, one Nucleic acid according to the invention in mammalian cells using a mammalian Expression vector expressed. examples for Mammalian expression vectors include pCDM8 (Seed, B. (1987) Nature 329: 840) and pMT2PC (Kaufman et al. (1987) EMBO J. 6: 187-195). In the The control functions of the Expression vector often from viral regulatory elements provided. Commonly used promoters come from e.g. B. from Polyoma, Adenovirus2, Cytomegalovirus and Simian Virus 40. Other suitable expression systems for prokaryotic and eukaryotic cells see in chapters 16 and 17 of Sambrook, J., Fritsch, E.F., and Maniatis, T., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989th

Bei einer anderen Ausführungsform kann der rekombinante Säuger- Expressionsvektor die Expression der Nukleinsäure vorzugsweise in einem bestimmten Zelltyp steuern (z. B. werden gewebespezifische Regulationselemente zur Expression der Nukleinsäure verwendet). Gewebespezifische Regulationselemente sind im Fachgebiet bekannt. Nicht beschränkende Beispiele für geeignete gewebespezifische Promotoren sind u. a. der Albuminpromotor (leberspezifisch; Pinkert et al. (1987) Genes Dev. 1: 268-277), lymphoidspezifische Promotoren (Calame und Eaton (1988) Adv. Immunol. 43: 235-275), insbesondere Promotoren von T-Zellrezeptoren (Winoto und Baltimore (1989) EMBO J. 8: 729-733) und Immunglobulinen (Banerji et al. (1983) Cell 33: 729-740; Queen und Baltimore (1983) Cell 33: 741-748), neuronspezifische Promotoren (z. B. Neurofilament- Promotor; Byrne und Ruddle (1989) PNAS 86: 5473-5477), pankreasspezifische Promotoren (Edlund et al., (1985) Science 230: 912-916) und milchdrüsenspezifische Promotoren (z. B. Milchserum-Promotor; US-Patent Nr. 4,873,316 und Europäische Patentanmeldung-Veröffentlichung Nr. 264,166). Auch entwicklungsregulierte Promotoren sind umfasst, z. B. die hox-Promotoren der Maus (Kessel und Gruss (1990) Science 249: 374-379) und der Fetoprotein-Promotor (Campes und Tilghman (1989) Genes Dev. 3: 537-546). In another embodiment, the recombinant mammalian Expression vector the expression of the nucleic acid preferably in control a certain cell type (e.g. tissue-specific Regulatory elements used to express the nucleic acid). Tissue-specific regulatory elements are known in the art. Non-limiting examples of suitable tissue-specific Promoters include a. the albumin promoter (liver-specific; Pinkert et al. (1987) Genes Dev. 1: 268-277), lymphoid-specific Promoters (Calame and Eaton (1988) Adv. Immunol. 43: 235-275), in particular promoters of T cell receptors (Winoto and Baltimore (1989) EMBO J. 8: 729-733) and immunoglobulins (Banerji et al. (1983) Cell 33: 729-740; Queen and Baltimore (1983) Cell 33: 741-748), neuron-specific promoters (e.g. neurofilament promoter; Byrne and Ruddle (1989) PNAS 86: 5473-5477), pancreatic promoters (Edlund et al., (1985) Science 230: 912-916) and mammary-specific promoters (e.g. Whey promoter; U.S. Patent No. 4,873,316 and European Patent Application Publication No. 264,166). Also development-regulated promoters are included, e.g. B. the hox promoters the mouse (Kessel and Gruss (1990) Science 249: 374-379) and the Fetoprotein promoter (Campes and Tilghman (1989) Genes Dev. 3: 537-546).

Bei einer weiteren Ausführungsform können die erfindungsgemäßen PSEs in einzelligen Pflanzenzellen (wie Algen), siehe Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1 (3): 239-251 und darin zitierte Literaturangaben, und Pflanzenzellen aus höheren Pflanzen (z. B. Spermatophyten, wie Feldfrüchten) exprimiert werden. Beispiele für Pflanzen-Expressionsvektoren umfassen solche, die eingehend beschrieben sind in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J., und Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left border", Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197; und Bevan, M. W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12: 8711-8721; Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press, 1993, S. 15-38. In a further embodiment, the inventive PSEs in single-cell plant cells (such as algae), see Falciatore et al., 1999, Marine Biotechnology 1 (3): 239-251 and therein cited references, and plant cells from higher Plants (e.g. spermatophytes, such as crops) are expressed become. Examples of plant expression vectors include those that are described in detail in: Becker, D., Kemper, E., Schell, J., and Masterson, R. (1992) "New plant binary vectors with selectable markers located proximal to the left border ", Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197; and Bevan, M.W. (1984) "Binary Agrobacterium vectors for plant transformation", Nucl. Acids Res. 12: 8711-8721; Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, ed .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, pp. 15-38.

Eine Pflanzen-Expressionskassette enthält vorzugsweise Regulationssequenzen, welche die Genexpression in Pflanzenzellen steuern können und funktionsfähig verbunden sind, so dass jede Sequenz ihre Funktion, wie Termination der Transkription, erfüllen kann, beispielsweise Polyadenylierungssignale. Bevorzugte Polyadenylierungssignale sind diejenigen, die aus Agrobacterium tumefaciens-t-DNA stammen, wie das als Octopinsynthase bekannte Gen 3 des Ti-Plasmids pTiACH5 (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984) 835ff.) oder funktionelle Äquivalente davon, aber auch alle anderen in Pflanzen funktionell aktiven Terminatoren sind geeignet. A plant expression cassette preferably contains Regulatory sequences, which the gene expression in Can control plant cells and are functionally connected so that each sequence its function, such as termination of transcription, can fulfill, for example polyadenylation signals. Preferred polyadenylation signals are those derived from Agrobacterium tumefaciens-t-DNA are derived, such as that as octopine synthase known gene 3 of the Ti plasmid pTiACH5 (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984) 835ff.) Or functional equivalents thereof, but also all others are functionally active terminators in plants suitable.

Da die Pflanzengenexpression sehr oft nicht auf Transkriptionsebenen beschränkt ist, enthält eine Pflanzen-Expressionskassette vorzugsweise andere funktionsfähig verbunden Sequenzen, wie Translationsenhancer, beispielsweise die Overdrive-Sequenz, welche die 5'-untranslatierte Leader-Sequenz aus Tabakmosaikvirus, die das Protein/RNA-Verhältnis erhöht, enthält (Gallie et al., 1987, Nucl. Acids Research 15: 8693-8711). Because plant gene expression very often does not show up Transcriptional levels is restricted, contains a plant expression cassette preferably other operably linked sequences, such as Translation enhancers, for example the overdrive sequence, which represents the 5'-untranslated leader sequence Tobacco mosaic virus, which increases the protein / RNA ratio, contains (Gallie et al., 1987, Nucl. Acids Research 15: 8693-8711).

Die Pflanzengenexpression muss funktionsfähig mit einem geeigneten Promotor verbunden sein, der die Genexpression auf rechtzeitige, zell- oder gewebespezifische Weise durchführt. Bevorzugt sind Promotoren, welche die konstitutive Expression herbeiführen (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), wie diejenigen, die von Pflanzenviren stammen, wie 35S CAMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (siehe auch US 5352605 und WO 84/02913) oder Pflanzenpromotoren, wie der in US 4,962,028 beschriebene der kleinen Untereinheit der Rubisco. Plant gene expression must be functional with a suitable promoter linked to gene expression perform timely, cell or tissue specific ways. Preferred are promoters which have the constitutive expression (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), such as those derived from plant viruses, such as 35S CAMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (see also US 5352605 and WO 84/02913) or plant promoters such as that in US 4,962,028 described the small subunit of the Rubisco.

Andere bevorzugte Sequenzen für die Verwendung zur funktionsfähigen Verbindung in Pflanzengenexpressions-Kassetten sind Targeting-Sequenzen, die zur Steuerung des Genproduktes in sein entsprechendes Zellkompartiment notwendig sind (siehe eine Übersicht in Kermode, Crit. Rev. Plant Sci. 15, 4 (1996) 285-423 und darin zitierte Literaturstellen), beispielsweise in die Vakuole, den Zellkern, alle Arten von Plastiden, wie Amyloplasten, Chloroplasten, Chromoplasten, den extrazellulären Raum, die Mitochondrien, das Endoplasmatische Retikulum, Ölkörper, Peroxisomen und andere Kompartimente von Pflanzenzellen. Other preferred sequences for use in are functional connection in plant gene expression cassettes Targeting sequences that are used to control the gene product appropriate cell compartments are necessary (see one Overview in Kermode, Crit. Rev. Plant Sci. 15, 4 (1996) 285-423 and references cited therein), for example in the vacuole, the cell nucleus, all types of plastids, such as amyloplasts, Chloroplasts, chromoplasts, the extracellular space, the Mitochondria, the endoplasmic reticulum, oil body, Peroxisomes and other compartments of plant cells.

Die Pflanzengenexpression lässt sich auch über einen chemisch induzierbaren Promotor erleichtern (siehe eine Übersicht in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48: 89-108). Chemisch induzierbare Promotoren eignen sich besonders, wenn gewünscht wird, dass die Genexpression auf zeitspezifische Weise erfolgt. Beispiele für solche Promotoren sind ein Salicylsäure-induzierbarer Promotor (WO 95/19443), ein Tetracyclininduzierbarer Promotor (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) und ein Ethanol-induzierbarer Promotor. Plant gene expression can also be done chemically facilitate inducible promoter (see an overview in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48: 89-108). Chemically inducible promoters are particularly useful when it is desired that the gene expression is time-specific Way is done. Examples of such promoters are a Salicylic acid-inducible promoter (WO 95/19443) Tetracycline inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) and an ethanol inducible promoter.

Auch Promotoren, die auf biotische oder ablotische Stressbedingungen reagieren, sind geeignete Promotoren, beispielsweise der pathogeninduzierte PRP1-Gen-Promotor (Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993) 361-366), der hitzeinduzierbare hsp80- Promotor aus Tomate (US 5,187,267), der kälteinduzierbare Alphaamylase-Promotor aus Kartoffel (WO 96/12814) oder der durch Wunden induzierbare pinII-Promotor (EP-A-0 375 091). Also promoters based on biotic or ablotic Responding to stress conditions are suitable promoters, for example the pathogen-induced PRP1 gene promoter (Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993) 361-366), the heat-inducible hsp80- Promoter from tomato (US 5,187,267), the cold-inducible Alpha amylase promoter from potato (WO 96/12814) or the wound-inducible pinII promoter (EP-A-0 375 091).

Es sind insbesondere solche Promotoren bevorzugt, welche die Genexpression in Geweben und Organen herbeiführen, in denen die Lipid- und Ölbiosynthese stattfindet, in Samenzellen, wie den Zellen des Endosperms und des sich entwickelnden Embryos. Geeignete Promotoren sind der Napingen-Promotor aus Raps (US 5,608,152), der USP-Promotor aus Vicia faba (Baeumlein et al., Mol Gen Genet, 1991, 225 (3): 459-67), der Oleosin-Promotor aus Arabidopsis (WO 98/45461), der Phaseolin-Promotor aus Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), der Bce4-Promotor aus Brassica (WO 91/13980) oder der Legumin-B4-Promotor (LeB4; Baeumlein et al., 1992, Plant Journal, 2 (2): 233-9) sowie Promotoren, welche die samenspezifische Expression in Monokotyledonen-Pflanzen, wie Mais, Gerste, Weizen, Roggen, Reis usw. herbeiführen. Geeignete beachtenswerte Promotoren sind der lpt2- oder lpt1-Gen-Promotor aus Gerste (WO 95/15389 und WO 95/23230) oder die in WO 99/16890 beschriebenen (Promotoren aus dem Gersten-Hordein-Gen, dem Reis- Glutelin-Gen, dem Reis-Oryzin-Gen, dem Reis-Prolamin-Gen, dem Weizen-Gliadin-Gen, Weizen-Glutelin-Gen, dem Mais-Zein-Gen, dem Hafer-Glutelin-Gen, dem Sorghum-Kasirin-Gen, dem Roggen-Secalin- Gen). In particular, those promoters are preferred which the Induce gene expression in tissues and organs in which lipid and oil biosynthesis takes place in sperm cells, such as the cells of the endosperm and the developing embryo. Suitable promoters are the Napingen promoter from rapeseed (US 5,608,152), the USP promoter from Vicia faba (Baeumlein et al., Mol Gen Genet, 1991, 225 (3): 459-67), the Oleosin promoter from Arabidopsis (WO 98/45461), the phaseolin promoter Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), the Bce4 promoter from Brassica (WO 91/13980) or the legumin B4 promoter (LeB4; Baeumlein et al., 1992, Plant Journal, 2 (2): 233-9) and promoters, which seed-specific expression in monocot plants, such as Bring corn, barley, wheat, rye, rice, etc. suitable Notable promoters are the lpt2 or lpt1 gene promoter from barley (WO 95/15389 and WO 95/23230) or those in WO 99/16890 (promoters from the barley hordein gene, the rice Glutelin gene, the rice oryzin gene, the rice prolamin gene, the Wheat gliadin gene, wheat glutelin gene, the maize zein gene, the Oat-glutelin gene, the sorghum-kasirin gene, the rye-secalin gene Gene).

Ebenfalls besonders geeignet sind Promotoren, welche die plastidenspezifische Expression herbeiführen, da Plastiden das Kompartiment sind, in dem die Vorläufer sowie einige Endprodukte der Lipidbiosynthese synthetisiert werden. Geeignete Promotoren, wie der virale RNA-Polymerase-Promotor, sind beschrieben in WO 95/16783 und WO 97/06250, und der clpP- Promotor aus Arabidopsis, beschrieben in WO 99/46394. Promoters which are also particularly suitable induce plastid-specific expression because plastids are the compartment in which the precursor as well as some End products of lipid biosynthesis are synthesized. Suitable promoters, such as the viral RNA polymerase promoter, are described in WO 95/16783 and WO 97/06250, and the clpP- Arabidopsis promoter, described in WO 99/46394.

Die Erfindung stellt zudem einen rekombinanten Expressionsvektor bereit, umfassend ein erfindungsgemäßes DNA Molekül, das in Antisense-Richtung in den Expressionsvektor kloniert ist. d. h. das DNA-Molekül ist derart mit einer regulatorischen Sequenz funktionsfähig verbunden, dass die Expression (durch Transkription des DNA-Moleküls) eines RNA-Moleküls, das zur PSE- mRNA "Antisense" ist, ermöglicht wird. Es können Regulationssequenzen ausgewählt werden, die funktionsfähig mit einer in Antisense-Richtung klonierten Nukleinsäure verbunden sind und die kontinuierliche Expression des Antisense-RNA-Moleküls in einer Vielzahl von Zelltypen steuern, zum Beispiel können virale Promotoren und/oder Enhancer oder Regulationssequenzen ausgewählt werden, welche die konstitutive, gewebespezifische oder zelltypspezifische Expression von Antisense-RNA steuern. Der Antisense- Expressionsvektor kann in Form eines rekombinanten Plasmids, Phagemids oder attenuierten Virus vorliegen, in dem Antisense- Nukleinsäuren unter der Kontrolle eines hochwirksamen regulatorischen Bereichs produziert werden, dessen Aktivität durch den Zelltyp bestimmt werden kann, in den der Vektor eingebracht worden ist. Eine Erläuterung der Regulation der Genexpression mittels Antisense-Genen siehe in Weintraub, H., et al., Antisense-RNA as a molecular tool for genetic analysis, Reviews - Trends in Genetics, Bd. 1(1) 1986. The invention also provides a recombinant Expression vector ready, comprising a DNA molecule according to the invention, that clones in the antisense direction into the expression vector is. d. H. the DNA molecule is so regulatory Sequence operably linked to expression (by Transcription of the DNA molecule) of an RNA molecule that mRNA "antisense" is made possible. It can Regulatory sequences are selected that work with an in Antisense direction cloned nucleic acid are linked and the continuous expression of the antisense RNA molecule in control a variety of cell types, for example viral ones Promoters and / or enhancers or regulatory sequences selected which are the constitutive, tissue specific or Control cell type-specific expression of antisense RNA. The antisense Expression vector can be in the form of a recombinant plasmid, Phagemids or attenuated virus are present in which antisense Nucleic acids under the control of a highly effective one regulatory area, the activity of which is produced by the Cell type can be determined in which the vector is introduced has been. An explanation of the regulation of gene expression using antisense genes see in Weintraub, H., et al., Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis, reviews - Trends in Genetics, Vol. 1 (1) 1986.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Wirtszellen, in die ein erfindungsgemäßer rekombinanter Expressionsvektor eingebracht worden ist. Die Begriffe "Wirtszelle", "rekombinante Wirtszelle" und "transgene Wirtszelle" werden hier untereinander austauschbar verwendet. Selbstverständlich betreffen diese Begriffe nicht nur die bestimmte Zielzelle, sondern auch die Nachkommen oder potentiellen Nachkommen dieser Zelle. Da in aufeinanderfolgenden Generationen aufgrund von Mutation oder Umwelteinflüssen bestimmte Modifikationen auftreten können, sind diese Nachkommen nicht unbedingt mit der Parentalzelle identisch, sind jedoch immer noch vom Umfang des Begriffs, wie hier verwendet, umfasst. Another aspect of the invention relates to host cells in which introduced a recombinant expression vector according to the invention has been. The terms "host cell", "recombinant host cell" and "transgenic host cell" are interchangeable here used. Of course, these terms do not apply only the specific target cell, but also the offspring or potential descendants of this cell. Because in successive Generations due to mutation or environmental influences certain modifications may occur, these are offspring are not necessarily identical to the parental cell, but are still encompassed by the scope of the term as used here.

Eine Wirtszelle kann eine prokaryotische oder eukaryotische Zelle sein. Zum Beispiel kann eine PSE in Bakterienzellen, wie C. glutamicum, Insektenzellen, Pilzzellen oder Säugerzellen (wie Chinesischer Hamster-Ovarzellen (CHO) oder COS-Zellen), Algen, Ciliaten, Pflanzenzellen, Pilzen oder anderen Mikroorganismen, wie C. glutamicum, exprimiert werden. Andere geeignete Wirtszellen sind dem Fachmann geläufig. A host cell can be a prokaryotic or eukaryotic Be a cell. For example, a PSE can be found in bacterial cells such as C. glutamicum, insect cells, fungal cells or mammalian cells (such as Chinese hamster ovary cells (CHO) or COS cells), algae, Ciliates, plant cells, fungi or other microorganisms, such as C. glutamicum. Other suitable Host cells are familiar to the person skilled in the art.

Vektor-DNA lässt sich in prokaryotische oder eukaryotische Zellen über herkömmliche Transformations- oder Transfektionstechniken einbringen. Die Begriffe "Transformation" und "Transfektion", Konjugation und Transduktion, wie hier verwendet, sollen eine Vielzahl von im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Einbringen fremder Nukleinsäure (z. B. DNA) in eine Wirtszelle, einschließlich Calciumphosphat- oder Calciumchlorid-Copräzipitation, DEAE-Dextran-vermittelte Transfektion, Lipofektion, natürliche Kompetenz, chemisch vermittelter Transfer, Elektroporation oder Teilchenbeschuss, umfassen. Geeignete Verfahren zur Transformation oder Transfektion von Wirtszellen, einschließlich Pflanzenzellen, lassen sich finden in Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual., 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) und anderen Labor-Handbüchern, wie Methods in Molecular Biology, 1995, Bd. 44, Agrobacterium protocols, Hrsgb: Gartland und Davey, Humana Press, Totowa, New Jersey. Vector DNA can be expressed in prokaryotic or eukaryotic cells using conventional transformation or transfection techniques contribute. The terms "transformation" and "transfection", Conjugation and transduction, as used here, are said to be one A variety of methods known in the art for Introducing foreign nucleic acid (e.g. DNA) into a host cell, including calcium phosphate or calcium chloride coprecipitation, DEAE-dextran-mediated transfection, lipofection, natural Competence, chemically mediated transfer, electroporation or particle bombardment. Suitable procedures for Transformation or transfection of host cells, including Plant cells can be found in Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual., 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) and other laboratory manuals such as Methods in Molecular Biology, 1995, vol. 44, Agrobacterium protocols, eds .: Gartland and Davey, Humana Press, Totowa, New Jersey.

Über die stabile Transfektion von Säugerzellen ist bekannt, dass je nach verwendetem Expressionsvektor und verwendeter Transfektionstechnik nur ein kleiner Teil der Zellen die fremde DNA in Genom integriert. Zur Identifikation und Selektion dieser Integranten wird gewöhnlich ein Gen, das einen selektierbaren Marker (z. B. Resistenz gegen Antibiotika) kodiert, zusammen mit dem Gen von Interesse in die Wirtszellen eingebracht. Bevorzugte selektierbare Marker umfassen solche, welche Resistenz gegen Medikamente, wie G418, Hygromycin und Methotrexat, verleihen, oder in Pflanzen solche, welche Resistenz gegen ein Herbizid, wie Glyphosphat oder Glufosinat, verleihen. Weitere geeignete Marker sind beispielsweise Marker, welche Gene kodieren, die an Biosynthesewegen von zum Beispiel Zuckern oder Aminosäuren beteiligt sind, wie β-Galactodsidase, ura3 oder ilv2. Marker, welche Gene, wie Luziferase, gfp oder andere Fluoreszenzgene kodieren, sind ebenfalls geeignet. Diese Marker lassen sich in Mutanten verwenden, in denen diese Gene nicht funktionell sind, da sie beispielsweise mittels herkömmlicher Verfahren deletiert worden sind. Ferner können Marker, welche eine Nukleinsäure kodieren, die einen selektierbaren Marker kodiert, in eine Wirtszelle auf dem gleichen Vektor eingebracht werden, wie derjenige, der eine PSE kodiert, oder können auf einem gesonderten Vektor eingebracht werden. Zellen, die mit der eingebrachten Nukleinsäure stabil transfiziert worden sind, können zum Beispiel durch Medikamentenselektion identifiziert werden (z. B. überleben Zellen, die den selektierbaren Marker integriert haben, wohingegen die anderen Zellen absterben). It is known about the stable transfection of mammalian cells that depending on the expression vector used and Transfection technology only a small part of the cells' foreign DNA integrated into genome. To identify and select them Integrants usually become a gene that has a selectable one Markers (e.g. antibiotic resistance) encoded, along with introduced the gene of interest into the host cells. preferred selectable markers include those that are resistant to Give drugs such as G418, hygromycin and methotrexate or in plants those which are resistant to a herbicide, such as Glyphosphate or glufosinate. Other suitable markers are, for example, markers which encode genes which Biosynthetic pathways involved, for example, of sugars or amino acids are like β-galactodsidase, ura3 or ilv2. Markers what genes such as encode luciferase, gfp or other fluorescent genes also suitable. These markers can be found in mutants use in which these genes are not functional since they for example, have been deleted using conventional methods are. Furthermore, markers which encode a nucleic acid can encoding a selectable marker into a host cell the same vector as the one that is PSE encoded, or can be introduced on a separate vector become. Cells stable with the introduced nucleic acid have been transfected, for example by Drug selection can be identified (e.g. cells that survive the have integrated selectable markers, whereas the others Cells die).

Zur Erzeugung eines homolog rekombinierten Mikroorganismus wird ein Vektor hergestellt, der zumindest einen Abschnitt eines PSE- Gens enthält, in den eine Deletion, Addition oder Substitution eingebracht worden ist, um dadurch das PSE-Gen zu verändern, z. B. funktionell zu disrumpieren. Dieses PSE-Gen ist vorzugsweise ein Physcomitrella patens- oder Phytophthora infestans-PSE-Gen, es kann jedoch ein Homologon oder Analogon aus einer verwandten Pflanze oder sogar aus einer Säuger-, Hefe- oder Insektenquelle verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Vektor so gestaltet, dass das endogene PSE-Gen bei homologer Rekombination funktionell disrumpiert wird (d. h. nicht länger ein funktionelles Protein kodiert, auch als Knock-out- Vektor bezeichnet). Alternativ kann der Vektor so gestaltet sein, dass das endogene PSE-Gen bei homologer Rekombination mutiert oder anderweitig verändert wird, aber immer noch ein funktionelles Protein kodiert (z. B. kann der stromaufwärts gelegene regulatorische Bereich so verändert sein, dass dadurch die Expression der endogenen PSE verändert wird). Zur Erzeugung einer Punktmutation über homologe Rekombination können auch als Chimeraplastie bekannte DNA-RNA-Hybride verwendet werden, die aus Cole-Strauss et al., 1999, Nucleic Acids Research 27(5): 1323-1330 und Kmiec, Gene therapy, 19999, American Scientist, 87(3): 240-247 bekannt sind. To generate a homologously recombined microorganism made a vector that has at least a portion of a PSE Contains gene in which a deletion, addition or substitution has been introduced to thereby change the PSE gene, e.g. B. functionally disrupt. This PSE gene is preferred a Physcomitrella patens or Phytophthora infestans PSE gene, however, it can be a homologue or analogue from a related one Plant or even from a mammalian, yeast, or insect source be used. In a preferred embodiment the vector is designed to contribute to the endogenous PSE gene homologous recombination is functionally disrupted (i.e. not longer encodes a functional protein, also as a knock-out Vector)). Alternatively, the vector can be designed in this way be the endogenous PSE gene in homologous recombination mutated or otherwise changed, but still a encodes functional protein (e.g., the upstream located regulatory area so changed that the expression of the endogenous PSE is changed). For generation A point mutation via homologous recombination can also be used as a Chimeraplasty known DNA-RNA hybrids can be used that are made from Cole-Strauss et al., 1999, Nucleic Acids Research 27 (5): 1323-1330 and Kmiec, Gene therapy, 19999, American Scientist, 87 (3): 240-247 are known.

Im Vektor für die homologe Rekombination ist der veränderte Abschnitt des PSE-Gens an seinem 5'- und 3'-Ende von zusätzlicher Nukleinsäure des PSE-Gens flankiert, so dass homologe Rekombination zwischen dem exogenen PSE-Gen, das auf dem Vektor vorliegt, und einem endogenen PSE-Gen in einem Mikroorganismus oder einer Pflanze möglich ist. Die zusätzliche flankierende PSE- Nukleinsäure ist für eine erfolgreiche homologe Rekombination mit dem endogenen Gen hinreichend lang. Gewöhnlich sind im Vektor mehrere hundert Basenpaare bis zu Kilobasen flankierende DNA (sowohl am 5'- als auch am 3'-Ende) enthalten (eine Beschreibung von Vektoren zur homologen Rekombination siehe z. B. in Thomas, K. R., und Capecchi, M. R. (1987) Cell 51: 503 oder der Rekombination in Physcomitrella patens auf cDNA-Basis in Strepp et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 (8): 4368-4373). Der Vektor wird in einen Mikroorganismus oder eine Pflanzenzelle (z. B. mittels Polyethylenglycol-vermittelter DNA) eingebracht, und Zellen, in denen das eingebrachte PSE-Gen mit dem endogenen PSE- Gen homolog rekombiniert ist, werden unter Verwendung im Fachgebiet bekannter Techniken selektiert. In the vector for homologous recombination is the changed one Section of the PSE gene at its 5 'and 3' end from additional Flanked nucleic acid of the PSE gene, making it homologous Recombination between the exogenous PSE gene that is on the vector is present, and an endogenous PSE gene in a microorganism or a plant is possible. The additional flanking PSE Nucleic acid is essential for successful homologous recombination the endogenous gene is long enough. Usually are in vector several hundred base pairs up to kilobases flanking DNA (both at the 5 'and 3' ends) included (a description for vectors for homologous recombination see e.g. B. in Thomas, K.R., and Capecchi, M.R. (1987) Cell 51: 503 or der Recombination in Physcomitrella patens based on cDNA in Strepp et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 (8): 4368-4373). The vector is placed in a microorganism or a plant cell (e.g. by means of polyethylene glycol-mediated DNA), and Cells in which the introduced PSE gene with the endogenous PSE Gene is homologously recombined using the Selected field of known techniques.

Bei einer anderen Ausführungsform können rekombinante Organismen, wie Mikroorganismen, hergestellt werden, die ausgewählte Systeme enthalten, welche eine regulierte Expression des eingebrachten Gens ermöglichen. Der Einschluss eines PSE-Gens in einem Vektor, wobei es unter die Kontrolle des lac-Operons gebracht wird, ermöglicht z. B. die Expression des PSE-Gens nur in Gegenwart von IPTG. Diese Regulationssysteme sind im Fachgebiet bekannt. In another embodiment, recombinant organisms, how microorganisms are made, the selected systems contain, which a regulated expression of the introduced Enable gene. The inclusion of a PSE gene in a vector being brought under the control of the lac operon, enables z. B. expression of the PSE gene only in the presence by IPTG. These regulation systems are known in the art.

Eine erfindungsgemäße Wirtszelle, wie eine prokaryotische oder eukaryotische Wirtszelle, in Kultur oder auf einem Feld wachsend, kann zur Produktion (d. h. Expression) einer PSE verwendet werden. In Pflanzen kann zusätzlich ein alternatives Verfahren durch direkten Transfer von DNA in sich entwickelnde Blüten über Elektroporation oder Gentransfer mittels Agrobacterium angewendet werden. Die Erfindung stellt folglich ferner Verfahren zur Produktion von PSEs unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wirtszellen bereit. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Anzucht der erfindungsgemäßen Wirtszelle (in die ein rekombinanter Expressionsvektor, der eine PSE kodiert, eingebracht worden ist, oder in deren Genom ein Gen eingebracht worden ist, das eine Wildtyp- oder veränderte PSE kodiert) in einem geeigneten Medium, bis die PSE produziert worden ist. Das Verfahren umfasst bei einer weiteren Ausführungsform das Isolieren der PSEs aus dem Medium oder der Wirtszelle. A host cell according to the invention, such as a prokaryotic or eukaryotic host cell, growing in culture or in a field, can be used to produce (i.e., express) a PSE. In plants, an alternative procedure can also be followed direct transfer of DNA into developing flowers Electroporation or gene transfer using Agrobacterium be applied. The invention therefore also provides methods for the production of PSEs using the inventive Host cells ready. In one embodiment, this includes Process the cultivation of the host cell according to the invention (in the a recombinant expression vector encoding a PSE, has been introduced, or a gene has been introduced into the genome thereof encoding a wild-type or modified PSE) in a suitable medium until the PSE has been produced. In a further embodiment, the method comprises Isolate the PSEs from the medium or the host cell.

Wirtszellen, die im Prinzip zum Aufnehmen der erfindungsgemäßen Nukleinsäure, des erfindungsgemäßen neuen Genproduktes oder des erfindungsgemäßen Vektors geeignet sind, sind alle prokaryotischen oder eukaryotischen Organismen. Die vorteilhafterweise verwendeten Wirtsorganismen sind Organismen, wie Bakterien, Pilze, Hefen, nicht humane Tier- oder Pflanzenzellen. Weitere vorteilhafte Organismen sind nicht humane Tiere oder vorzugsweise Pflanzen oder Teile davon. Pilze, Hefen oder Pflanzen werden vorzugsweise verwendet, besonders bevorzugt Pilze oder Pflanzen, ganz besonders bevorzugt Pflanzen, wie Ölfruchtpflanzen, die große Mengen an Lipidverbindungen enthalten, wie Raps, Nachtkerze, Canola, Erdnuss, Lein, Soja, Diestel, Sonnenblume, Borretsch, oder Pflanzen, wie Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Baumwolle, Maniok, Pfeffer, Tagetes, Solanaceen-Pflanzen, wie Kartoffel, Tabak, Aubergine und Tomate, Vicia-Arten, Erbse, Alfalfa, Buschpflanzen (Kaffee, Kakao, Tee), Salix-Arten, Bäume (Ölplame, Kokosnuss) sowie ausdauernde Gräser und Futterfeldfrüchte. Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Pflanzen sind Ölfruchtpflanzen, wie Soja, Erdnuss, Raps, Canola, Sonnenblume, Safflor, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss). Host cells, in principle for receiving the invention Nucleic acid, the new gene product according to the invention or of the vector according to the invention are all suitable prokaryotic or eukaryotic organisms. The host organisms advantageously used are organisms, such as bacteria, Mushrooms, yeasts, non-human animal or plant cells. Further advantageous organisms are not human animals or preferably Plants or parts thereof. Mushrooms, yeasts or plants preferably used, particularly preferably mushrooms or plants, very particularly preferably plants, such as oil fruit plants, the contain large amounts of lipid compounds, such as rapeseed, Evening primrose, canola, peanut, flax, soy, diesel, sunflower, Borage, or plants such as corn, wheat, rye, oats, Triticale, rice, barley, cotton, cassava, pepper, tagetes, Solanaceae plants such as potato, tobacco, eggplant and tomato, Vicia species, peas, alfalfa, bush plants (coffee, cocoa, tea), Salix species, trees (oil plant, coconut) and perennial grasses and fodder crops. Particularly preferred according to the invention Plants are oil fruit plants such as soybean, peanut, rapeseed, canola, Sunflower, safflower, trees (oil palm, coconut).

"Transgen" meint bezüglich zum Beispiel einer Nukleinsäuresequenz, einer Expressionskassette (= Genkonstrukt) oder einem Vektor enthaltend besagte Nukleinsäuresequenz oder einem Organismus transformiert mit den erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenzen, Expressionskassette oder Vektor alle solche durch gentechnische Methoden zustandegekommene Konstruktionen, in denen sich entweder

  • a) die erfindungsgemäße Nukleinsäuresequenz, oder
  • b) eine mit der erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenz funktionell verknüpfte genetische Kontrollsequenz, zum Beispiel ein Promotor, oder
  • c) (a) und (b)
With regard to, for example, a nucleic acid sequence, an expression cassette (= gene construct) or a vector containing said nucleic acid sequence or an organism transformed by means of the nucleic acid sequences, expression cassette or vector according to the invention, “transgene” means all such constructions which have been obtained by genetic engineering methods and in which either
  • a) the nucleic acid sequence according to the invention, or
  • b) a genetic control sequence functionally linked to the nucleic acid sequence according to the invention, for example a promoter, or
  • c) (a) and (b)

sich nicht in ihrer natürlichen, genetischen Umgebung befinden oder durch gentechnische Methoden modifiziert wurden, wobei die Modifikation beispielhaft eine Substitutionen, Additionen, Deletionen, Inversion oder Insertionen eines oder mehrerer Nukleotidreste sein kann. Natürliche genetische Umgebung meint den natürlichen chromosomalen Locus in dem Herkunftsorganismus oder das Vorliegen in einer genomischen Bibliothek. Im Fall einer genomischen Bibliothek ist die natürliche, genetische Umgebung der Nukleinsäuresequenz bevorzugt zumindest noch teilweise erhalten. Die Umgebung flankiert die Nukleinsäuresequenz zumindest an einer Seite und hat eine Sequenzlänge von mindestens 50 bp, bevorzugt mindestens 500 bp, besonders bevorzugt mindestens 1000 bp, ganz besonders bevorzugt mindestens 5000 bp. Eine natürlich vorkommende Expressionskassette - beispielsweise die natürlich vorkommende Kombination des natürlichen Promotors der erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenz mit dem entsprechenden PSE-Gen - wird zu einer transgenen Expressionskassette, wenn diese durch nicht-natürliche, synthetische ("künstliche") Verfahren wie beispielsweise einer Mutagenisierung geändert wird. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise beschrieben in US 5,565,350 oder WO 00/15815. are not in their natural, genetic environment or have been modified by genetic engineering methods, whereby the modification exemplarily a substitution, addition, Deletions, inversions or insertions of one or more May be nucleotide residues. Natural genetic environment means the natural chromosomal locus in the organism of origin or being in a genomic library. In the case of one genomic library is the natural, genetic environment the nucleic acid sequence preferably at least partially receive. The environment flanks the nucleic acid sequence at least on one side and has a sequence length of at least 50 bp, preferably at least 500 bp, particularly preferred at least 1000 bp, very particularly preferably at least 5000 bp. A naturally occurring expression cassette - for example the naturally occurring combination of the natural promoter the nucleic acid sequence according to the invention with the corresponding PSE gene - becomes a transgenic expression cassette when this through non-natural, synthetic ("artificial") Procedures such as mutagenization is changed. Corresponding methods are described for example in US 5,565,350 or WO 00/15815.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung betrifft transgene Organismen, transformiert mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenz, Expressionskassette oder einem erfindungsgemäßen Vektor, sowie Zellen, Zellkulturen, Gewebe, Teile - wie zum Beispiel bei pflanzlichen Organismen Blätter, Wurzeln usw. - oder Vermehrungsgut abgeleitet von solchen Organismen. Another object of the invention relates to transgenic Organisms transformed with at least one according to the invention Nucleic acid sequence, expression cassette or one vector according to the invention, as well as cells, cell cultures, tissues, parts - such for example with plant organisms leaves, roots etc. - or propagation material derived from such organisms.

D. Isolierte PSED. Isolated PSE

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft isolierte PSEs und biologisch aktive Teile davon. Ein "isoliertes" oder "gereinigtes" Protein oder ein biologisch aktiver Teil davon ist im wesentlichen frei von zellulärem Material, wenn es durch DNA-Rekombinationstechniken produziert wird, oder von chemischen Vorstufen oder andern Chemikalien, wenn es chemisch synthetisiert wird. Der Begriff "im wesentlichen frei von zellulärem Material" umfasst PSE-Präparationen, in denen das Protein von zellulären Komponenten der Zellen, in denen es natürlich oder rekombinant produziert wird, getrennt ist. Bei einer Ausführungsform umfasst der Ausdruck "im wesentlichen frei von zellulärem Material" PSE- Präparationen mit weniger als etwa 30% (bezogen auf das Trockengewicht) nicht-PSE (hier auch als "verunreinigendes Protein" bezeichnet), stärker bevorzugt weniger als etwa 20% nicht-PSE, noch stärker bevorzugt weniger als etwa 10% nicht-PSE und am stärksten bevorzugt weniger als etwa 5% nicht-PSE. Wenn die PSE oder ein biologisch aktiver Teil davon rekombinant hergestellt worden ist, ist sie/er auch im wesentlichen frei von Kulturmedium, d. h. das Kulturmedium macht weniger als etwa 20%, stärker bevorzugt weniger als etwa 10% und am stärksten bevorzugt weniger als etwa 5% des Volumens der Proteinpräparation aus. Der Begriff "im wesentlichen frei von chemischen Vorstufen oder anderen Chemikalien" umfasst PSE-Präparationen, in denen das Protein von chemischen Vorstufen oder anderen Chemikalien getrennt ist, die an der Synthese des Proteins beteiligt sind. Bei einer Ausführungsform umfasst der Begriff "im wesentlichen frei von chemischen Vorstufen oder anderen Chemikalien" PSE- Präparationen mit weniger als etwa 30% (bezogen auf das Trockengewicht) chemischen Vorstufen oder nicht-PSE-Chemikalien, stärker bevorzugt weniger als etwa 20% chemischen Vorstufen oder nicht- PSE-Chemikalien, noch stärker bevorzugt weniger als etwa 10% chemischen Vorstufen oder nicht-PSE-Chemikalien und am stärksten bevorzugt weniger als etwa 5% chemischen Vorstufen oder nicht- PSE-Chemikalien. Bei bevorzugten Ausführungsformen weisen isolierte Proteine oder biologisch aktive Teile davon keine verunreinigenden Proteine aus dem gleichen Organismus auf, aus dem die PSE stammt. Diese Proteine werden gewöhnlich durch rekombinante Expression zum Beispiel einer Phytophthora infestans PSE in anderen Pilzen, Pflanzen oder Mikroorganismen, beispielsweise Bakterien, wie C. glutamicum, Pilzen, wie Mortierella, Hefe, wie Saccharomyces, oder Ciliaten, Algen oder Pflanzen wie Phycomitrella patens oder Ölfruchtpflanzen hergestellt. Another aspect of the invention relates to isolated PSEs and biologically active parts of it. An "isolated" or "Purified" protein or a biologically active part thereof is essentially free of cellular material when it passes through Recombinant DNA technology is produced, or by chemical Precursors or other chemicals if it is chemically synthesized becomes. The term "essentially free of cellular material" includes PSE preparations in which the protein is cellular Components of the cells in which it is natural or recombinant is produced, is separated. In one embodiment the expression "essentially free of cellular material" PSE- Preparations with less than about 30% (based on the Dry weight) non-PSE (here also as "contaminating protein" designated), more preferably less than about 20% non-PSE, even more preferably less than about 10% non-PSE and am most preferably less than about 5% non-PSE. If the PSE or a biologically active part thereof is produced recombinantly , he / she is also essentially free of Culture medium, d. H. the culture medium makes up less than about 20%, more preferably less than about 10% and most powerful preferably less than about 5% of the volume of the protein preparation out. The term "essentially free of chemical precursors or other chemicals "includes PSE preparations in which the protein from chemical precursors or other chemicals is separated, which are involved in the synthesis of the protein. In one embodiment, the term "essentially includes free of chemical precursors or other chemicals "PSE- Preparations with less than about 30% (based on the Dry weight) chemical precursors or non-PSE chemicals, stronger preferably less than about 20% chemical precursors or non- PSE chemicals, more preferably less than about 10% chemical precursors or non-PSE chemicals and most potent preferably less than about 5% chemical precursors or non- PSE chemicals. Point in preferred embodiments isolated proteins or biologically active parts thereof none contaminating proteins from the same organism where the PSE comes from. These proteins are usually made by recombinant expression for example of a Phytophthora infestans PSE in other fungi, plants or microorganisms, for example bacteria such as C. glutamicum, fungi such as Mortierella, Yeast, such as Saccharomyces, or ciliates, algae or plants such as Phycomitrella patens or oil crops.

Eine erfindungsgemäße isolierte PSE oder ein Teil davon kann auch am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Phytophthora infestans notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen oder am Fettsäurestoffwechsel beteiligt sein oder hat eine oder mehrere der in Tabelle I angegebenen Aktivitäten. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Protein oder der Teil davon eine Aminosäuresequenz, die ausreichend homolog zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 ist, dass das Protein oder der Teil davon die Fähigkeit, am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Phytophthora infestans notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen oder am Fettsäurestoffwechsel teilzunehmen, beibehält. Der Teil des Proteins ist vorzugsweise ein biologisch aktiver Teil, wie hier beschrieben. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat eine erfindungsgemäße PSE eine der in SEQ ID NO: 2 gezeigten Aminosäuresequenzen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat die PSE eine Aminosäuresequenz, die von einer Nukleotidsequenz kodiert wird, die, zum Beispiel unter stringenten Bedingungen, an eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 hybridisiert. Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat die PSE eine Aminosäuresequenz, die von einer Nukleotidsequenz kodiert wird, die mindestens etwa 50 bis 60%, vorzugsweise mindestens etwa 60 bis 70%, stärker bevorzugt mindestens etwa 70 bis 80%, 80 bis 90%, 90 bis 95% und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 96%, 97%, 98%, 99% oder noch homologer zu einer der Aminosäuresequenzen der SEQ ID NO: 2 ist. Die erfindungsgemäße bevorzugte PSE besitzt vorzugsweise auch mindestens eine der hier beschriebenen PSE- Aktivitäten. Zum Beispiel umfasst eine erfindungsgemäße bevorzugte PSE eine Aminosäuresequenz, die von einer Nukleotidsequenz kodiert wird, die, zum Beispiel unter stringenten Bedingungen, an eine Nukleotidsequenz der SEQ ID NO: 1 hybridisiert und am Stoffwechsel von zum Aufbau von Zellmembranen in Phytophthora infestans notwendigen Verbindungen oder am Transport von Molekülen über diese Membranen teilnehmen kann oder am Fettsäurestoffwechsel beteiligt sind oder eine oder mehrere der in Tabelle angegebenen Aktivitäten aufweist. An isolated PSE according to the invention or a part thereof can also on the metabolism of building cell membranes in Phytophthora infestans necessary connections or on transportation of molecules participate through these membranes or on Fatty acid metabolism may be involved or has one or more of those in it Activities indicated in Table I. With preferred In embodiments, the protein or part thereof comprises one Amino acid sequence that is sufficiently homologous to an amino acid sequence SEQ ID NO: 2 is that the protein or part thereof is the Ability to build on cell membranes in metabolism Phytophthora infestans necessary connections or on transportation of molecules across these membranes or on fatty acid metabolism participate, maintains. The part of the protein is preferred a biologically active part as described here. At a another preferred embodiment has an inventive PSE is one of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2. at In a further preferred embodiment, the PSE has one Amino acid sequence encoded by a nucleotide sequence who, for example under stringent conditions, to a Nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 hybridized. Another one preferred embodiment, the PSE has an amino acid sequence, which is encoded by a nucleotide sequence which is at least approximately 50 to 60%, preferably at least about 60 to 70%, more preferably at least about 70 to 80%, 80 to 90%, 90 to 95% and even more preferably at least about 96%, 97%, 98%, 99% or even more homologous to one of the amino acid sequences of the SEQ ID NO: 2. The preferred PSE according to the invention has preferably also at least one of the PSE described here Activities. For example, one includes preferred PSE an amino acid sequence derived from a nucleotide sequence is encoded which, for example under stringent conditions, hybridized to a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and on Metabolism to build cell membranes in Phytophthora infestans necessary connections or at the transport of Molecules can participate in these membranes or on Fatty acid metabolism is involved or one or more of the ones in table activities indicated.

Bei anderen Ausführungsformen ist die PSE im wesentlichen homolog zu einer Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 und behält die funktionelle Aktivität des Proteins einer der Sequenzen der SEQ ID NO: 2 bei, ihre Aminosäuresequenz unterscheidet sich jedoch aufgrund von natürlicher Variation oder Mutagenese, wie eingehend im obigen Unterabschnitt I beschrieben. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die PSE folglich ein Protein, das eine Aminosäuresequenz umfasst, die mindestens etwa 50 bis 60%, vorzugsweise mindestens etwa 60 bis 70% und stärker bevorzugt mindestens etwa 70 bis 80%, 80 bis 90%, 90 bis 95% und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 96%, 97%, 98%, 99% oder noch homologer zu einer vollständigen Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 ist und zumindest eine der hier beschriebenen PSE-Aktivitäten aufweist. Bei einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein vollständiges Phytophthora infestans-Protein, das im wesentlichen homolog zu einer vollständigen Aminosäuresequenz der SEQ ID NO: 2 ist. In other embodiments, the PSE is essentially homologous to an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and retains the functional activity of the protein of one of the sequences of the SEQ ID NO: 2, but their amino acid sequence differs due to natural variation or mutagenesis as detailed described in subsection I above. Another Thus, in one embodiment, the PSE is a protein that is a Amino acid sequence comprising at least about 50 to 60%, preferably at least about 60 to 70%, and more preferably at least about 70 to 80%, 80 to 90%, 90 to 95% and most preferred at least about 96%, 97%, 98%, 99% or even more homologous a complete amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and has at least one of the PSE activities described here. In another embodiment, the invention relates to a whole Phytophthora infestans protein, which is essentially homologous to a complete amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is.

Biologisch aktive Teile einer PSE umfassen Peptide, umfassend Aminosäuresequenzen, die von der Aminosäuresequenz einer PSE hergeleitet sind, z. B. eine in SEQ ID NO: 2 gezeigte Aminosäuresequenz oder die Aminosäuresequenz eines Proteins, das zu einer PSE homolog ist, welche weniger Aminosäuren als die Vollängen-PSE oder das Vollängenprotein aufweisen, das zu einer PSE homolog ist, und zumindest eine Aktivität einer PSE aufweisen. Gewöhnlich umfassen biologisch aktive Teile (Peptide, z. B. Peptide, die zum Beispiel 5, 10, 15, 20, 30, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 50, 100 oder mehr Aminosäuren lang sind) eine Domäne oder ein Motiv mit mindestens einer Aktivität einer PSE. Überdies können andere biologisch aktive Teile, in denen andere Bereiche des Proteins deletiert sind, durch rekombinante Techniken hergestellt und bezüglich einer oder mehrerer der hier beschriebenen Aktivitäten untersucht werden. Die biologisch aktiven Teile einer PSE umfassen vorzugsweise ein/eine oder mehrere ausgewählte Domänen/Motive oder Teile davon mit biologischer Aktivität. Biologically active parts of a PSE include peptides comprising Amino acid sequences derived from the amino acid sequence of a PSE are derived, e.g. B. one shown in SEQ ID NO: 2 Amino acid sequence or the amino acid sequence of a protein that leads to a PSE is homologous, which is less amino acids than the full length PSE or have the full length protein homologous to a PSE and have at least one activity of a PSE. Usually include biologically active parts (peptides, e.g., peptides that for example 5, 10, 15, 20, 30, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 50, Are 100 or more amino acids long) a domain or a motif with at least one activity of a PSE. Moreover, others can biologically active parts in which other areas of the protein are deleted, produced by recombinant techniques and related to one or more of the activities described here to be examined. The biologically active parts of a PSE preferably comprise one or more selected ones Domains / motifs or parts thereof with biological activity.

PSEs werden vorzugsweise durch DNA-Rekombinationstechniken hergestellt. Zum Beispiel wird ein das Protein kodierendes Nukleinsäuremolekül in einen Expressionsvektor (wie vorstehend beschrieben) kloniert, der Expressionsvektor wird in eine Wirtszelle (wie vorstehend beschrieben) eingebracht, und die PSE wird in der Wirtszelle exprimiert. Die PSE kann dann durch ein geeignetes Reinigungsschema mittels Standard-Proteinreinigungstechniken aus den Zellen isoliert werden. Alternativ zur rekombinanten Expression kann eine PSE, ein -Polypeptid, oder -Peptid mittels Standard-Peptidsynthesetechniken chemisch synthetisiert werden. Überdies kann native PSE aus Zellen (z. B. Endothelzellen) z. B. unter Verwendung eines Anti-PSE-Antikörpers isoliert werden, der durch Standardtechniken produziert werden kann, wobei eine erfindungsgemäße PSE oder ein Fragment davon verwendet wird. PSEs are preferably made by recombinant DNA techniques manufactured. For example, one encoding the protein Nucleic acid molecule into an expression vector (as above described) cloned, the expression vector is in a Host cell (as described above), and the PSE is expressed in the host cell. The PSE can then be replaced by a suitable cleaning scheme using Standard protein purification techniques can be isolated from the cells. As an alternative to recombinant expression can be a PSE, a polypeptide, or a peptide chemically synthesized using standard peptide synthesis techniques become. In addition, native PSE can be derived from cells (e.g. endothelial cells) z. B. isolated using an anti-PSE antibody, which can be produced by standard techniques, one PSE according to the invention or a fragment thereof is used.

Die Erfindung stellt auch chimäre PSE-Proteine oder PSE-Fusionsproteine bereit. Wie hier verwendet, umfasst ein "chimäres PSE-Protein" oder "PSE-Fusionsprotein" ein PSE-Polypeptid, das funktionsfähig an ein nicht-PSE-Polypeptid gebunden ist. Ein "PSE-Polypeptid" betrifft ein Polypeptid mit einer Aminosäuresequenz, die einer PSE entspricht, wohingegen ein "nicht-PSE- Polypeptid" ein Polypeptid mit einer Aminosäuresequenz betrifft, die einem Protein entspricht, das im wesentlichen nicht homolog zu der PSE ist, z. B. ein Protein, das sich vom der PSE unterscheidet und aus dem gleichen oder einem anderen Organismus stammt. Innerhalb des Fusionsproteins soll der Begriff "funktionsfähig verbunden" bedeuten, dass das PSE-Polypeptid und das nicht-PSE-Polypeptid so miteinander fusioniert sind, dass beide Sequenzen die vorhergesagte, der verwendeten Sequenz zugeschriebene Funktion erfüllen. Das nicht-PSE-Polypeptid kann an den N-Terminus oder den C-Terminus des PSE-Polypeptids fusioniert sein. Bei einer Ausführungsform ist das Fusionsprotein zum Beispiel ein GST-PSE-Fusionsprotein, bei dem die PSE-Sequenzen an den C-Terminus der GST-Sequenzen fusioniert sind. Diese Fusionsproteine können die Reinigung der rekombinanten PSEs erleichtern. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Fusionsprotein eine PSE, die eine heterologe Signalsequenz an ihrem N-Terminus aufweist. In bestimmten Wirtszellen (z. B. Säuger-Wirtszellen) kann die Expression und/oder Sekretion einer PSE durch Verwendung einer heterologen Signalsequenz gesteigert werden. The invention also provides chimeric or PSE proteins PSE fusion proteins ready. As used herein, a "chimeric PSE protein "or" PSE fusion protein "is a PSE polypeptide that is operably linked to a non-PSE polypeptide. On "PSE polypeptide" refers to a polypeptide with one Amino acid sequence corresponding to a PSE whereas a "non-PSE- Polypeptide "refers to a polypeptide with an amino acid sequence, which corresponds to a protein that is essentially not is homologous to the PSE, e.g. B. a protein that is different from the PSE differs and from the same or another Organism comes from. The term is intended within the fusion protein "Functionally linked" means that the PSE polypeptide and the non-PSE polypeptide is fused together that both sequences are the predicted, the sequence used perform the assigned function. The non-PSE polypeptide can be at the N-terminus or the C-terminus of the PSE polypeptide be merged. In one embodiment, it is Fusion protein, for example, a GST-PSE fusion protein in which the PSE sequences fused to the C-terminus of the GST sequences are. These fusion proteins can cleanse the facilitate recombinant PSEs. In another embodiment the fusion protein is a PSE that has a heterologous signal sequence has at its N-terminus. In certain host cells (e.g. Mammalian host cells) can express and / or secrete one PSE increased by using a heterologous signal sequence become.

Ein erfindungsgemäßes chimäres PSE-Protein oder PSE-Fusionsprotein wird durch Standard-DNA-Rekombinationstechniken hergestellt. Zum Beispiel werden DNA-Fragmente, die unterschiedliche Polypeptidsequenzen kodieren, gemäß herkömmlicher Techniken im Leseraster aneinander ligiert, indem beispielsweise glatte oder überhängende Enden zur Ligation, Restriktionsenzymspaltung zur Bereitstellung geeigneter Enden, Auffüllen kohäsiver Enden, wie erforderlich, Behandlung mit alkalischer Phosphatase, um ungewollte Verknüpfungen zu vermeiden, und enzymatische Ligation eingesetzt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Fusionsgen durch herkömmliche Techniken, einschließlich DNA- Syntheseautomaten, synthetisiert werden. Alternativ kann eine PCR-Amplifizierung von Genfragmenten unter Verwendung von Ankerprimern durchgeführt werden, die komplementäre Überhänge zwischen aufeinanderfolgenden Genfragmenten erzeugen, die anschließend miteinander hybridisiert und reamplifiziert werden können, so dass eine chimäre Gensequenz erzeugt wird (siehe zum Beispiel Current Protocols in Molecular Biology, Hrsgb. Ausubel et al., John Wiley & Sons: 1992). Überdies sind viele Expressionsvektoren kommerziell erhältlich, die bereits eine Fusionseinheit (z. B. ein GST-Polypeptid) kodieren. Eine PSE-kodierende Nukleinsäure kann in einen solchen Expressionsvektor kloniert werden, so dass die Fusionseinheit im Leseraster mit dem PSE-Protein verbunden ist. A chimeric PSE protein according to the invention or PSE fusion protein is made using standard recombinant DNA techniques manufactured. For example, DNA fragments are different Encode polypeptide sequences according to conventional techniques in Reading frames ligated together, for example by smooth or overhanging ends for ligation, restriction enzyme cleavage for Provide suitable ends, fill in cohesive ends, as required, treatment with alkaline phosphatase to avoid unwanted links, and enzymatic ligation be used. In a further embodiment, this can Fusion gene by conventional techniques, including DNA Automatic synthesizers to be synthesized. Alternatively, one PCR amplification of gene fragments using Anchor primers are performed that have complementary overhangs between successive gene fragments that subsequently generate can be hybridized with one another and reamplified, so that a chimeric gene sequence is generated (see for example Current Protocols in Molecular Biology, ed. Ausubel et al., John Wiley & Sons: 1992). Furthermore, there are many expression vectors commercially available that already has a fusion unit (e.g. a Encode GST polypeptide). A nucleic acid encoding PSE can be cloned into such an expression vector so that the Fusion unit is linked in frame with the PSE protein.

Homologa der PSE können durch Mutagenese, z. B. durch spezifische Punktmutation oder Verkürzung der PSE, erzeugt werden. Der Begriff "Homologon", wie hier verwendet, betrifft eine variante Form der PSE, die als Agonist oder Antagonist der PSE-Aktivität wirkt. Ein Agonist der PSE kann im wesentlichen die gleiche Aktivität wie die oder einen Teil der biologischen Aktivitäten der PSE beibehalten. Ein Antagonist der PSE kann eine oder mehrere Aktivitäten der natürlich vorkommenden Form der PSE durch zum Beispiel kompetitive Bindung an ein stromabwärts oder -aufwärts gelegenes Element der Stoffwechselkaskade für Zellmembrankomponenten, welche die PSE umfasst, oder durch Bindung an eine PSE, welche den Transport von Verbindungen über Zellmembranen vermittelt, hemmen, wodurch die Translokation gehemmt wird. Homologs of PSE can by mutagenesis, e.g. B. by specific Point mutation or shortening of the PSE. The The term "homologue" as used here refers to a variant Form of PSE that acts as an agonist or antagonist of PSE activity acts. An PSE agonist can be essentially the same Activity like that or part of biological activities maintain the PSE. An PSE antagonist can have one or several activities of the naturally occurring form of PSE through, for example, competitive binding to a downstream or - upward element of the metabolic cascade for Cell membrane components comprising the PSE or by binding to a PSE, which is used to transport connections via Cell membranes mediate, inhibit, which inhibits translocation becomes.

Bei einer alternativen Ausführungsform können Homologa der PSE durch Screening kombinatorischer Banken von Mutanten, z. B. Verkürzungsmutanten, der PSE hinsichtlich PSE-Agonisten- oder -Antagonisten-Aktivität identifiziert werden. Bei einer Ausführungsform wird eine variegierte Bank von PSE-Varianten durch kombinatorische Mutagenese auf Nukleinsäureebene erzeugt und durch eine variegierte Genbank kodiert. Eine variegierte Bank von PSE-Varianten kann z. B. durch enzymatische Ligation eines Gemisches von synthetischen Oligonukleotiden in Gensequenzen hergestellt werden, so dass sich ein degenerierter Satz potentieller PSE-Sequenzen als individuelle Polypeptide oder alternativ als Satz größerer Fusionsproteine (z. B. für das Phage-Display), die diesen Satz von PSE-Sequenzen enthalten, exprimieren lässt. Es gibt eine Vielzahl von Verfahren, die zur Herstellung von Banken potentieller PSE-Homologa aus einer degenerierten Oligonukleotidsequenz verwendet werden können. Die chemische Synthese einer degenerierten Gensequenz kann in einem DNA-Syntheseautomaten durchgeführt und das synthetische Gen dann in einen geeigneten Expressionsvektor ligiert werden. Die Verwendung eines degenerierten Satzes von Genen ermöglicht die Bereitstellung sämtlicher Sequenzen, die den gewünschten Satz an potentiellen PSE-Sequenzen kodieren, in einem Gemisch. Verfahren zur Synthese degenerierter Oligonukleotide sind im Fachgebiet bekannt (siehe z. B. Narang, S. A. (1983) Tetrahedron 39: 3; Itakura et al. (1984) Annu. Rev. Biochem. 53: 323; Itakura et al., (1984) Science 198: 1056; Ike et al. (1983) Nucleic Acids Res. 11: 477). In an alternative embodiment, homologs of the PSE by screening combinatorial banks of mutants, e.g. B. Shortening mutants, the PSE with regard to PSE agonists or Antagonist activity can be identified. At a Embodiment is a varied bank of PSE variants through combinatorial mutagenesis at the nucleic acid level and encoded by a varied gene bank. A varied bank of PSE variants can e.g. B. by enzymatic ligation Mixture of synthetic oligonucleotides in gene sequences be made so that a degenerate set of potential PSE sequences as individual polypeptides or alternatively as Set of larger fusion proteins (e.g. for the phage display) that contain this set of PSE sequences. It are a variety of processes used to manufacture banks potential PSE homologs from a degenerate Oligonucleotide sequence can be used. The chemical synthesis of a degenerate gene sequence can be in a DNA synthesizer carried out and then the synthetic gene into an appropriate one Expression vector can be ligated. The use of a degenerate set of genes enables the delivery of all Sequences that contain the desired set of potential PSE sequences encode in a mixture. Process for the synthesis of degenerate Oligonucleotides are known in the art (see e.g. Narang, S. A. (1983) Tetrahedron 39: 3; Itakura et al. (1984) Annu. Rev. Biochem. 53: 323; Itakura et al., (1984) Science 198: 1056; Ike et al. (1983) Nucleic Acids Res. 11: 477).

Zusätzlich können Banken von PSE-Fragmenten zur Herstellung einer variegierten Population von PSE-Fragmenten für das Screening und für die anschließende Selektion von Homologa einer PSE verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann eine Bank von Fragmenten der kodierenden Sequenz durch Behandeln eines doppelsträngigen PCR-Fragmentes einer kodierenden PSE-Sequenz mit einer Nuklease unter Bedingungen, unter denen Doppelstrangbrüche nur etwa einmal pro Molekül erfolgen, Denaturieren der doppelsträngigen DNA, Renaturieren der DNA unter Bildung doppelsträngiger DNA, welche Sense/Antisense-Paare von verschiedenen Produkten mit Doppelstrangbrüchen umfassen kann, Entfernen einzelsträngiger Abschnitte aus neu gebildeten Duplices durch Behandlung mit S1-Nuklease und Ligieren der resultierenden Fragmentbank in einen Expressionsvektor erzeugt werden. Mit diesem Verfahren kann eine Expressionsbank hergeleitet werden, die N-terminale, C-terminale und interne Fragmente der PSE verschiedener Größen kodiert. In addition, banks of PSE fragments can be used to produce a varied population of PSE fragments for screening and used for the subsequent selection of homologs of a PSE become. In one embodiment, a bank of fragments the coding sequence by treating a double-stranded PCR fragment of a coding PSE sequence with a nuclease under conditions where double strand breaks are only about done once per molecule, denaturing the double-stranded DNA, renaturing the DNA to form double-stranded DNA, what sense / antisense pairs of different products with Double-strand breaks can include single-strand removal Sections from newly formed duplexes by treatment with S1 nuclease and ligating the resulting fragment library into one Expression vector can be generated. With this procedure a Expression bank can be derived, the N-terminal, C-terminal and encoded PSE internal fragments of various sizes.

Im Fachgebiet sind mehrere Techniken für das Screening von Genprodukten in kombinatorischen Banken, die durch Punktmutationen oder Verkürzung hergestellt worden sind, und für das Screening von cDNA-Banken nach Genprodukten mit einer ausgewählten Eigenschaft bekannt. Diese Techniken lassen sich an das schnelle Screening der Genbanken anpassen, die durch kombinatorische Mutagenese von PSE-Homologa erzeugt worden sind. Die am häufigsten verwendeten Techniken zum Screening großer Genbanken, die einer Analyse mit hohem Durchsatz unterworfen werden können, umfassen gewöhnlich das Klonieren der Genbank in replizierbare Expressionsvektoren, Transformieren von geeigneten Zellen mit der resultierenden Vektorenbank und Exprimieren der kombinatorischen Gene unter Bedingungen, unter denen der Nachweis der gewünschten Aktivität die Isolation des Vektors, der das Gen kodiert, dessen Produkt nachgewiesen wurde, erleichtert. Recursive-Ensemble- Mutagenese (REM), eine neue Technik, die die Häufigkeit funktioneller Mutanten in den Banken erhöht, kann in Kombination mit den Screeningtests zur Identifikation von PSE-Homologa verwendet werden (Arkin und Yourvan (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 7811-7815; Delgrave et al. (1993) Protein Engineering 6 (3): 327-331). There are several techniques for screening in the art Gene products in combinatorial banks caused by point mutations or shortening have been made, and for screening from cDNA banks for gene products with a selected one Property known. These techniques can be applied to the fast Customize screening of gene banks by combinatorial Mutagenesis of PSE homologs have been generated. The most commonly used techniques for screening large gene banks that can be subjected to a high throughput analysis, usually involve cloning the library into replicable ones Expression vectors, transforming suitable cells with the resulting vector library and expressing the combinatorial Genes under conditions under which the detection of the desired Activity the isolation of the vector encoding the gene, its Product was proven relieved. Recursive ensemble Mutagenesis (REM), a new technique that measures frequency functional mutants increased in banks, can be in combination with the screening tests to identify PSE homologs can be used (Arkin and Yourvan (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 7811-7815; Delgrave et al. (1993) Protein Engineering 6 (3): 327-331).

Bei einer weiteren Ausführungsform können Tests auf Zellbasis zur Analyse einer variegierten PSE-Bank unter Verwendung von im Fachgebiet bekannten Verfahren ausgenutzt werden. In another embodiment, cell-based tests can be performed to analyze a varied PSE bank using methods known in the art can be used.

E. Erfindungsgemäße Verwendungen und VerfahrenE. Uses and methods according to the invention

Die hier beschriebenen Nukleinsäuremoleküle, Proteine, Proteinhomologa, Fusionsproteine, Primer, Vektoren und Wirtszellen können bei einem oder mehreren der nachstehenden Verfahren verwendet werden: Identifikation von Phytophthora infestans und verwandten Organismen, Kartierung der Genome von Organismen, die mit Phytophthora infestans verwandt sind, Identifikation und Lokalisierung von Phytophthora infestans-Sequenzen von Interesse, Evolutionsstudien, Bestimmung von PSE-Proteinbereichen, die für die Funktion notwendig sind, Modulation einer PSE-Aktivität; Modulation des Stoffwechsels einer oder mehrerer Zellmembrankomponenten; Modulation des Transmembrantransports einer oder mehrerer Verbindungen sowie Modulation der zellulären Produktion einer gewünschten Verbindung, wie einer Feinchemikalie. Die erfindungsgemäßen PSE-Nukleinsäuremoleküle haben eine Vielzahl von Verwendungen. Sie können zunächst zur Identifikation eines Organismus als Phytophthora infestans oder als naher Verwandter davon verwendet werden. Sie können auch zur Identifikation des Vorliegens von Phytophthora infestans oder eines Verwandten davon in einer Mischpopulation von Mikroorganismen verwendet werden. Die Erfindung stellt die Nukleinsäuresequenzen einer Reihe von Phytophthora infestans-Genen bereit; durch Sondieren der extrahierten genomischen DNA einer Kultur einer einheitlichen oder gemischten Population von Mikroorganismen unter stringenten Bedingungen mit einer Sonde, die einen Bereich eines Phytophthora infestans-Gens oder von Teilen davon überspannt, das für diesen Organismus einzigartig ist, kann man bestimmen, ob dieser Organismus vorliegt. Phytophthora infestans selbst wird zwar nicht zur kommerziellen Produktion mehrfach ungesättigter Säuren verwendet, aber Oomyzeten sind prinzipiell zur Produktion von PUFAs geeignet. Daher eignen sich PSE-verwandte DNA-Sequenzen besonders zur Verwendung zur PUFA-Produktion in anderen Organismen. The nucleic acid molecules, proteins, Protein homologs, fusion proteins, primers, vectors and host cells can be used in one or more of the following procedures are used: identification of Phytophthora infestans and related organisms, mapping the genomes of organisms, related to Phytophthora infestans, identification and Localization of Phytophthora infestans sequences of interest, Evolutionary studies, determination of PSE protein areas that are necessary for the function is necessary, modulation of a PSE activity; Modulation of the metabolism of one or more Cell membrane components; Modulation of the transmembrane transport of one or multiple compounds as well as modulation of cellular production a desired compound, such as a fine chemical. The PSE nucleic acid molecules according to the invention have a large number of uses. You can first use to identify a Organism as Phytophthora infestans or as a close relative of which are used. You can also use it to identify the Presence of Phytophthora infestans or a relative of which used in a mixed population of microorganisms become. The invention provides the nucleic acid sequences one Series of Phytophthora infestans genes ready; by probing the extracted genomic DNA of a culture of one uniform or mixed population of microorganisms among stringent conditions with a probe covering an area a Phytophthora infestans gene or parts thereof overstretched, which is unique for this organism, one can determine whether this organism is present. Phytophthora infestans itself is not duplicated for commercial production unsaturated acids are used, but oomycetes are principled suitable for the production of PUFAs. Therefore are suitable PSE-related DNA sequences especially for use in PUFA production in other organisms.

Ferner können die erfindungsgemäßen Nukleinsäure- und Proteinmoleküle als Marker für spezifische Bereiche des Genoms dienen. Dies ist nicht nur zur Kartierung des Genoms, sondern auch für funktionelle Studien von Phytophthora infestans-Proteinen geeignet. Zur Identifikation des Genombereichs, an den ein bestimmtes DNA-bindendes Protein von Phytophthora infestans_bindet, könnte das Phytophthora infestans-Genom zum Beispiel gespalten werden und die Fragmente mit dem DNA-bindenden Protein inkubiert werden. Diejenigen, die das Protein binden, können zusätzlich mit den erfindungsgemäßen Nukleinsäuremolekülen, vorzugsweise mit leicht nachweisbaren Markierungen, sondiert werden; die Bindung eines solchen Nukleinsäuremoleküls an das Genomfragment ermöglicht die Lokalisierung des Fragments auf der Genomkarte von Phytophthora infestans und erleichtert, wenn dies mehrmals mit unterschiedlichen Enzymen durchgeführt wird, eine rasche Bestimmung der Nukleinsäuresequenz, an die das Protein bindet. Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküle können zudem ausreichend homolog zu den Sequenzen verwandter Arten sein, dass diese Nukleinsäuremoleküle als Marker für die Konstruktion einer genomischen Karte bei verwandten Pilzen dienen können. Furthermore, the nucleic acid and Protein molecules serve as markers for specific areas of the genome. This is not only for mapping the genome, but also for functional studies of Phytophthora infestans proteins suitable. To identify the genome area to which a certain DNA-binding protein from Phytophthora infestans_binds, for example, the Phytophthora infestans genome could be cleaved and the fragments are incubated with the DNA-binding protein become. Those who bind the protein can additionally with the nucleic acid molecules according to the invention, preferably with easily detectable markings. the Binding of such a nucleic acid molecule to the genome fragment enables the fragment to be located on the genome map of Phytophthora infestans and relieved if this happens several times with different enzymes, a quick one Determination of the nucleic acid sequence to which the protein binds. The nucleic acid molecules according to the invention can also be sufficiently homologous to the sequences of related species that these nucleic acid molecules as markers for construction can serve a genomic map in related fungi.

Die erfindungsgemäßen PSE-Nukleinsäuremoleküle eignen sich auch für Evolutions- und Proteinstruktur-Untersuchungen. Die Stoffwechsel- und Transportprozesse, an denen die erfindungsgemäßen Moleküle beteiligt sind, werden von vielen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen genutzt; durch Vergleich der Sequenzen der erfindungsgemäßen Nukleinsäuremoleküle mit solchen, die ähnliche Enzyme aus anderen Organismen kodieren, kann der Evolutions-Verwandschaftsgrad der Organismen bestimmt werden. Entsprechend ermöglicht ein solcher Vergleich die Bestimmung, welche Sequenzbereiche konserviert sind und welche nicht, was bei der Bestimmung von Bereichen des Proteins hilfreich sein kann, die für die Enzymfunktion essentiell sind. Dieser Typ der Bestimmung ist für Proteinengineering-Untersuchungen wertvoll und kann einen Hinweis darauf geben, wieviel Mutagenese das Protein tolerieren kann, ohne die Funktion zu verlieren. The PSE nucleic acid molecules according to the invention are suitable also for evolution and protein structure studies. The Metabolism and transport processes in which the Molecules according to the invention are involved by many prokaryotic and eukaryotic cells; by comparing the Sequences of the nucleic acid molecules according to the invention with those which encode similar enzymes from other organisms Evolution degree of kinship of the organisms can be determined. Accordingly, such a comparison enables the determination which sequence areas are conserved and which are not what be helpful in determining areas of the protein can, which are essential for the enzyme function. This type of Determination is valuable and valuable for protein engineering studies can give an indication of how much mutagenesis the protein can tolerate without losing function.

Die Manipulation der erfindungsgemäßen PSE-Nukleinsäuremoleküle kann zur Produktion von PSEs mit funktionellen Unterschieden zu den Wildtyp-PSEs führen. Die Effizienz oder Aktivität dieser Proteine kann verbessert sein, sie können in größeren Anzahlen als gewöhnlich in der Zelle zugegen sein, oder ihre Effizienz oder Aktivität kann verringert sein. Verbesserte Effizienz oder Aktivität bedeutet beispielsweise, dass das Enzym eine höhere Selektivität und/oder Aktivität, vorzugsweise eine mindestens 10% höhere, besonders bevorzugt eine mindestens 20% höhere Aktivität, ganz besonders bevorzugt eine mindestens 30% höhere Aktivität als das ursprüngliche Enzym aufweist. The manipulation of the PSE nucleic acid molecules according to the invention can be used to produce PSEs with functional differences lead to the wild type PSEs. The efficiency or activity of this Proteins can be improved, they can be in larger numbers than usually present in the cell, or its efficiency or activity may be reduced. Improved efficiency or For example, activity means that the enzyme has a higher level Selectivity and / or activity, preferably at least one 10% higher, particularly preferably an at least 20% higher Activity, most preferably at least 30% higher Has activity than the original enzyme.

Es gibt eine Reihe von Mechanismen, durch die die Veränderung einer erfindungsgemäßen PSE die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer Feinchemikalie, welche ein solches verändertes Protein enthält, direkt beeinflussen kann. Die Gewinnung von Feinchemikalien-Verbindungen aus Kulturen von Ciliaten, Algen, Pflanzen oder Pilzen im großen Maßstab ist signifikant verbessert, wenn die Zelle die gewünschten Verbindungen sezerniert, da diese Verbindungen aus dem Kulturmedium (im Gegensatz zur Extraktion aus der Masse der gezüchteten Zellen) leicht gereinigt werden können. Ansonsten lässt sich die Reinigung verbessern, wenn die Zelle in vivo Verbindungen in einem spezialisierten Kompartiment mit einer Art Konzentrationsmechanismus speichert. Bei Pflanzen, die PSEs exprimieren, kann ein gesteigerter Transport zu besserer Verteilung innerhalb des Pflanzengewebes und der -organe führen. Durch Vergrößern der Anzahl oder der Aktivität von Transportermolekülen, welche Feinchemikalien aus der Zelle exportieren, kann es möglich sein, die Menge der produzierten Feinchemikalie, die im extrazellulären Medium zugegen ist, zu steigern, wodurch Ernte und Reinigung oder bei Pflanzen eine effizientere Verteilung erleichtert werden. Zur effizienten Überproduktion einer oder mehrerer Feinchemikalien sind dagegen erhöhte Mengen an Cofaktoren, Vorläufermolekülen und Zwischenverbindungen für die geeigneten Biosynthesewege erforderlich. Durch Vergrößern der Anzahl und/oder der Aktivität von Transporterproteinen, die am Import von Nährstoffen, wie Kohlenstoffquellen (d. h. Zuckern), Stickstoffquellen (d. h. Aminosäuren, Ammoniumsalzen), Phosphat und Schwefel, beteiligt sind, kann man die Produktion einer Feinchemikalie aufgrund der Beseitigung aller Einschränkungen des Nährstoffangebots beim Biosyntheseprozess verbessern. Fettsäuren, wie PUFAs, und Lipide, die PUFAs enthalten, sind selbst wünschenswerte Feinchemikalien; durch Optimieren der Aktivität oder Erhöhen der Anzahl einer oder mehrerer erfindungsgemäßer PSEs, die an der Biosynthese dieser Verbindungen beteiligt sind, oder durch Stören der Aktivität einer oder mehrerer PSEs, die am Abbau dieser Verbindungen beteiligt sind, kann man somit die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion von Fettsäure- und Lipidmoleküle in Ciliaten, Algen, Pflanzen, Pilzen, Hefen oder anderen Mikroorganismen steigern. There are a number of mechanisms through which change takes place the yield, production and / or a PSE according to the invention Efficiency of the production of a fine chemical, which a contains such modified protein, can directly influence. The extraction of fine chemical compounds from cultures of ciliates, algae, plants or mushrooms on a large scale is significantly improved when the cell has the desired Connections secreted because these connections from the Culture medium (in contrast to extraction from the mass of the grown Cells) can be easily cleaned. Otherwise, the Improve purification when the cell connects in vivo a specialized compartment with one species Concentration mechanism saves. Plants that express PSEs can an increased transport for better distribution within the Plant tissue and organs. By enlarging the Number or activity of transporter molecules which Exporting fine chemicals from the cell, it may be possible Amount of fine chemical produced in the extracellular Medium is present to increase, thereby harvesting and cleaning or for plants a more efficient distribution can be facilitated. to efficient overproduction of one or more fine chemicals are, on the other hand, increased amounts of cofactors, precursor molecules and intermediates for the appropriate biosynthetic pathways required. By increasing the number and / or the activity of transporter proteins involved in the import of nutrients such as Carbon sources (i.e. sugars), nitrogen sources (i.e. Amino acids, ammonium salts), phosphate and sulfur are the production of a fine chemical due to the Removal of all restrictions on the nutrient supply at Improve the biosynthesis process. Fatty acids, such as PUFAs, and lipids, the PUFAs themselves are desirable fine chemicals; by optimizing activity or increasing the number of one or of several PSEs according to the invention which are involved in the biosynthesis of these Connections are involved, or by disrupting the activity one or more PSEs involved in breaking down these connections are involved, the yield, production and / or Efficiency of the production of fatty acid and lipid molecules in Ciliates, algae, plants, mushrooms, yeasts or others Increase microorganisms.

Die Manipulation eines oder mehrerer erfindungsgemäßer PSE-Gene kann ebenfalls zu PSEs mit veränderten Aktivitäten führen, welche die Produktion einer oder mehrerer gewünschter Feinchemikalien aus Algen, Pflanzen, Ciliaten oder Pilzen indirekt beeinflussen. Die normalen biochemischen Stoffwechsel Prozesse führen z. B. zur Produktion einer Vielzahl an Abfallprodukten (z. B. Wasserstoffperoxid und andere reaktive Sauerstoffspezies), die diese Stoffwechsel-Prozesse aktiv stören können (z. B. nitriert Peroxynitrit bekanntlich Tyrosin-Seitenketten, wodurch einige Enzyme mit Tyrosin im aktiven Zentrum inaktiviert werden (Groves, J. T. (1999) Curr. Opin. Chem. Biol. 3(2); 226-235)). Diese Abfallprodukte werden zwar üblicherweise ausgeschieden, aber die zur fermentativen Produktion im großen Maßstab verwendeten Zellen werden für die Überproduktion einer oder mehrerer Feinchemikalien optimiert und können somit mehr Abfallprodukte produzieren als für eine Wildtypzelle üblich. Durch Optimieren der Aktivität einer oder mehrerer erfindungsgemäßer PSEs, die am Export von Abfallmolekülen beteiligt sind, kann man die Lebensfähigkeit der Zelle verbessern und eine effiziente Stoffwechselaktivität aufrechterhalten. Auch das Vorliegen hoher intrazellulärer Mengen der gewünschten Feinchemikalie kann tatsächlich für die Zelle toxisch sein, so dass man durch Steigern der Fähigkeit der Zelle zur Sekretion dieser Verbindungen die Lebensfähigkeit der Zelle verbessern kann. The manipulation of one or more PSE genes according to the invention can also lead to PSEs with changed activities, which the production of one or more desired fine chemicals from algae, plants, ciliates or fungi indirectly. The normal biochemical metabolic processes lead e.g. B. for Production of a variety of waste products (e.g. Hydrogen peroxide and other reactive oxygen species) that this Can actively disrupt metabolic processes (e.g. nitrided peroxynitrite famously known tyrosine side chains, whereby some enzymes with Tyrosine inactivated in the active center (Groves, J. T. (1999) Curr. Opin. Chem. Biol. 3 (2); 226-235)). This Waste products are usually excreted, but those for cells used for fermentative production on a large scale are used for the overproduction of one or more fine chemicals optimized and can therefore produce more waste products than common for a wild type cell. By optimizing the activity one or more PSEs according to the invention which are involved in the export of Waste molecules are involved, the viability of the Improve cell and efficient metabolic activity maintained. The presence of high intracellular amounts The desired fine chemical can actually be used for the cell be toxic so that by increasing the ability of the cell cell viability for the secretion of these compounds can improve.

Die erfindungsgemäßen PSEs können ferner so manipuliert sein, dass die relativen Mengen verschiedener Lipid- und Fettsäuremoleküle verändert werden. Dies kann eine entscheidende Auswirkung auf die Lipidzusammensetzung der Zellmembran haben. Da jeder Lipidtyp unterschiedliche physikalische Eigenschaften hat, kann eine Veränderung der Lipidzusammensetzung einer Membran die Membranfluidität signifikant verändern. Änderungen der Membranfluidität können den Transport von Molekülen über die Membran beeinflussen, was, wie vorstehend erläutert, den Export von Abfallprodukten oder der produzierten Feinchemikalie oder den Import notwendiger Nährstoffe modifizieren kann. Diese Änderungen der Membranfluidität können auch die Integrität der Zelle entscheidend beeinflussen; Zellen mit vergleichsweise schwächeren Membranen sind anfälliger gegenüber ablotischen und biotischen Stressbedingungen, welche die Zelle beschädigen oder abtöten können. Durch Manipulieren von PSEs, die an der Produktion von Fettsäuren und Lipiden für den Membranaufbau beteiligt sind, so dass die resultierende Membran eine Membranzusammensetzung hat, die für die in den Kulturen, die zur Produktion von Feinchemikalien verwendet werden, herrschenden Umweltbedingungen empfänglicher sind, sollte ein größerer Anteil der Zellen überleben und sich vermehren. Größere Mengen an produzierenden Zellen sollten sich in größeren Ausbeuten, höherer Produktion oder Effizienz der Produktion der Feinchemikalie aus der Kultur manifestieren. The PSEs according to the invention can also be manipulated in such a way that that the relative amounts of different lipid and Fatty acid molecules are changed. This can be a crucial one Affect the lipid composition of the cell membrane. There each type of lipid has different physical properties, can change the lipid composition of a membrane Change membrane fluidity significantly. Changes in Membrane fluidity can transport molecules across the membrane affect what, as explained above, the export of Waste products or the fine chemicals produced or the Can modify import of necessary nutrients. These changes The membrane fluidity can also affect the integrity of the cell decisively influence; Cells with comparatively weaker ones Membranes are more susceptible to ablotic and biotic Stress conditions that damage or kill the cell can. By manipulating PSEs involved in the production of Fatty acids and lipids are involved in membrane construction, so the resulting membrane is a membrane composition has those for those in cultures who are producing Fine chemicals are used, prevailing environmental conditions A more proportion of cells should be more receptive survive and reproduce. Larger amounts of producing Cells should be in greater yields, higher production or efficiency of the production of fine chemicals from culture manifest.

Die vorstehend genannten Mutagenesestrategien für PSEs, die zu erhöhten Ausbeuten einer Feinchemikalie führen sollen, sollen nicht beschränkend sein; Variationen dieser Strategien sind dem Fachmann leicht ersichtlich. Unter Verwendung dieser Mechanismen und mit Hilfe der hier offenbarten Mechanismen können die erfindungsgemäßen Nukleinsäure- und Proteinmoleküle zur Erzeugung von rekombinanten bzw. transgenen Algen, Ciliaten, Pflanzen, nicht-humanen Tieren, Pilzen oder anderen Mikroorganismen, wie C. glutamicum, verwendet werden, die mutierte PSE-Nukleinsäure- und Proteinmoleküle exprimieren, so dass die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer gewünschten Verbindung verbessert wird. Diese gewünschte Verbindung kann ein beliebiges natürliches Produkt von Algen, Ciliaten, Pflanzen, Tieren, Pilzen oder C. glutamicum sein, welches die Endprodukte von Biosynthesewegen und Zwischenprodukte natürlich vorkommender Stoffwechselwege umfasst, sowie Moleküle, die im Stoffwechsel dieser Zellen nicht natürlich vorkommen, die jedoch von den erfindungsgemäßen Zellen produziert werden. The aforementioned mutagenesis strategies for PSEs that lead to should lead to increased yields of a fine chemical not be restrictive; Variations on these strategies are that Easily seen by a specialist Using these mechanisms and with the help of the mechanisms disclosed here, the Nucleic acid and protein molecules according to the invention for generation of recombinant or transgenic algae, ciliates, plants, non-human animals, fungi or other microorganisms such as C. glutamicum can be used, the mutant PSE nucleic acid and express protein molecules so that the yield, production and / or efficiency of producing a desired compound is improved. This desired connection can be any natural product of algae, ciliates, plants, animals, mushrooms or C. glutamicum, which is the end product of Biosynthetic pathways and intermediates more naturally occurring Metabolic pathways includes, as well as molecules involved in the metabolism of these cells do not occur naturally, but that of the invention Cells are produced.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist ein Verfahren zur Produktion von PUFAs, wobei das Verfahren das Züchten eines Organismus, der eine erfindungsgemäße Nukleinsäure, ein erfindungsgemäßes Genkonstrukt oder einen erfindungsgemäßen Vektor umfasst, welche ein Polypeptid kodieren, das C16- und/oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül um mindestens zwei Kohlenstoffatome unter Bedingungen, unter denen PUFAs in dem Organismus produziert werden, verlängert, umfasst. Durch dieses Verfahren hergestellte PUFAs lassen sich durch Ernten der Organismen entweder aus der Kultur, in der sie wachsen, oder von dem Feld, Aufbrechen und/oder Extrahieren des geernteten Materials mit einem organischen Lösungsmittel isolieren. Aus diesem Lösungsmittel kann das Öl, das Lipide, Phospholipide, Sphingolipide, Glycolipide, Triacylglycerine und/oder freie Fettsäuren mit höherem Gehalt an PUFAs enthält, isoliert werden. Durch basische oder saure Hydrolyse der Lipide, Phospholipide, Sphingolipide, Glycolipide, Triacylglycerine können die freien Fettsäuren mit höherem Gehalt an PUFAs isoliert werden. Ein höherer Gehalt an PUFAs bedeutet mindestens 5%, vorzugsweise 10%, besonders bevorzugt 20%, ganz besonders bevorzugt 40% mehr PUFAs als der ursprüngliche Organismus beispielsweise ein Oomyzet wie Phytophthora oder einer Pflanze wie einer Ölfruchtpflanze, der/die keine zusätzliche Nukleinsäure, die die erfindungsgemäße Elongase kodiert, besitzt. Weiterhin besitzten die vorgenannten Öle, Lipide, Phospholipide, Sphingolipide, Glycolipide, Triacylglycerine und/oder freie Fettsäuren mit höherem Gehalt an PUFAs eine andere Zusammensetzung als die Zusammensetzung der Ausgangsorganismen. Dies gilt insbesondere für Pflanzen, die längerkettige mehrfach ungesättigte C20- oder C22-Fettsäuren wie DHA, EPA oder ARA natürlicherweise nicht enthalten. A further embodiment according to the invention is a method for producing PUFAs, the method comprising growing an organism which comprises a nucleic acid according to the invention, a gene construct according to the invention or a vector according to the invention which encode a polypeptide which contains C 16 and / or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule extended by at least two carbon atoms under conditions under which PUFAs are produced in the organism. PUFAs produced by this method can be isolated by harvesting the organisms either from the culture in which they grow or from the field, breaking up and / or extracting the harvested material with an organic solvent. The oil containing lipids, phospholipids, sphingolipids, glycolipids, triacylglycerols and / or free fatty acids with a higher PUFA content can be isolated from this solvent. The free fatty acids with a higher PUFA content can be isolated by basic or acidic hydrolysis of the lipids, phospholipids, sphingolipids, glycolipids, triacylglycerols. A higher content of PUFAs means at least 5%, preferably 10%, particularly preferably 20%, very particularly preferably 40% more PUFAs than the original organism, for example an oomycete such as Phytophthora or a plant such as an oil fruit plant which does not contain any additional nucleic acid encodes the elongase according to the invention. Furthermore, the aforementioned oils, lipids, phospholipids, sphingolipids, glycolipids, triacylglycerols and / or free fatty acids with a higher PUFA content have a different composition than the composition of the starting organisms. This applies in particular to plants which naturally do not contain longer-chain polyunsaturated C 20 or C 22 fatty acids such as DHA, EPA or ARA.

Vorzugsweise sind die durch dieses Verfahren produzierten PUFAs C20- oder C22-Fettsäuremoleküle mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül, vorzugsweise drei oder vier Doppelbindungen, besonders bevorzugt drei Doppelbindungen. Diese C20- oder C22-Fettsäuremoleküle lassen sich aus dem Organismus in Form eines Öls, Lipids oder einer freien Fettsäure isolieren. Geeignete Organismen sind beispielsweise die vorstehend erwähnten. Bevorzugte Organismen sind transgene Pflanzen. The PUFAs produced by this process are preferably C 20 or C 22 fatty acid molecules with at least two double bonds in the fatty acid molecule, preferably three or four double bonds, particularly preferably three double bonds. These C 20 or C 22 fatty acid molecules can be isolated from the organism in the form of an oil, lipid or a free fatty acid. Suitable organisms are, for example, those mentioned above. Preferred organisms are transgenic plants.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sind Öle, Lipide oder Fettsäuren oder Fraktionen davon, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt worden sind, besonders bevorzugt Öl, Lipid oder eine Fettsäurezusammensetzung, die PUFAs umfassen und von transgenen Pflanzen herrühren. An embodiment of the invention are oils, lipids or Fatty acids or fractions thereof by the above Processes have been produced, particularly preferably oil, lipid or a fatty acid composition comprising PUFAs and from originate from transgenic plants.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist die Verwendung des Öls, Lipids oder der Fettsäurezusammensetzung in Futtermitteln, Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika. Another embodiment of the invention is the use of the oil, lipid or fatty acid composition in Animal feed, food, cosmetics or pharmaceuticals.

Diese Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele weiter veranschaulicht, die nicht als beschränkend aufgefasst werden sollten. Der Inhalt sämtlicher in dieser Patentanmeldung zitierten Literaturstellen, Patentanmeldungen, Patente und veröffentlichten Patentanmeldungen ist hier durch Bezugnahme aufgenommen. This invention is further illustrated by the examples below illustrated, which are not to be taken as limiting should. The content of all in this patent application cited references, patent applications, patents and published patent applications is here by reference added.

BeispieleExamples Beispiel 1example 1 Allgemeine VerfahrenGeneral procedures a) Allgemeine Klonierungsverfahrena) General cloning procedures

Klonierungsverfahren, wie beispielsweise Restriktionsspaltungen, Agarosegelelektrophorese, Reinigung von DNA-Fragmenten, Transfer von Nukleinsäuren auf Nitrocellulose- und Nylonmembranen, Verbindung von DNA-Fragmenten, Transformation von Escherichia coli- und Hefe-Zellen, Züchtung von Bakterien und Sequenzanalyse rekombinanter DNA, wurden durchgeführt wie beschrieben in Sambrook et al. (1989) (Cold Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-309-6) oder Kaiser, Michaelis und Mitchell (1994) "Methods in Yeast Genetics" (Cold Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-451-3). Cloning methods, such as restriction cleavages, Agarose gel electrophoresis, purification of DNA fragments, transfer of nucleic acids on nitrocellulose and nylon membranes, Linking DNA fragments, transforming Escherichia coli and yeast cells, bacterial growth and sequence analysis recombinant DNA, were carried out as described in Sambrook et al. (1989) (Cold Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-309-6) or Kaiser, Michaelis and Mitchell (1994) "Methods in Yeast Genetics" (Cold Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-451-3).

b) Chemikalienb) chemicals

Die verwendeten Chemikalien wurden, wenn im Text nicht anders angegeben, in p. A.-Qualität von den Firmen Fluka (Neu-Ulm), Merck (Darmstadt), Roth (Karlsruhe), Serva (Heidelberg) und Sigma (Deisenhofen) bezogen. Lösungen wurden unter Verwendung von reinem pyrogenfreiem Wasser, im nachstehenden Text als H2O bezeichnet, aus einer Milli-Q-Wassersystem-Wasserreinigungsanlage (Millipore, Eschborn) hergestellt. Restriktionsendonukleasen, DNA-modifizierende Enzyme und molekularbiologische Kits wurden bezogen von den Firmen AGS (Heidelberg), Amersham (Braunschweig), Biometra (Göttingen), Boehringer (Mannheim), Genomed (Bad Oeynhausen), New England Biolabs (Schwalbach/Taunus), Novagen (Madison, Wisconsin, USA), Perkin-Elmer (Weiterstadt), Pharmacia (Freiburg), Qiagen (Hilden) und Stratagene (Amsterdam, Niederlande). Wenn nicht anders angegeben, wurden sie nach den Anweisungen des Herstellers verwendet. The chemicals used were, unless otherwise stated in the text, in p. A. quality from Fluka (Neu-Ulm), Merck (Darmstadt), Roth (Karlsruhe), Serva (Heidelberg) and Sigma (Deisenhofen). Solutions were prepared from a Milli-Q water system water purification plant (Millipore, Eschborn) using pure pyrogen-free water, hereinafter referred to as H 2 O. Restriction endonucleases, DNA-modifying enzymes and molecular biological kits were obtained from AGS (Heidelberg), Amersham (Braunschweig), Biometra (Göttingen), Boehringer (Mannheim), Genomed (Bad Oeynhausen), New England Biolabs (Schwalbach / Taunus), Novagen (Madison, Wisconsin, USA), Perkin-Elmer (Weiterstadt), Pharmacia (Freiburg), Qiagen (Hilden) and Stratagene (Amsterdam, Netherlands). Unless otherwise stated, they were used according to the manufacturer's instructions.

Beispiel 2Example 2 Konstruktion der cDNA-BankConstruction of the cDNA bank

Zur Konstruktion der cDNA-Bank wurde die Erststrangsynthese unter Verwendung von Reverser Transkriptase aus Maus-Leukämie-Virus (Roche, Mannheim, Deutschland) und Oligo-d(T)-Primern, die Zweitstrangsynthese durch Inkubation mit DNA-Polymerase I, Klenow- Enzym und RNAse H-Spaltung bei 12°C (2 Std.), 16°C (1 Std.) und 22°C (1 STd.) erzielt. Die Reaktion wurde durch Inkubation bei 65°C (10 min) gestoppt und anschließend auf Eis überführt. Doppelsträngige DNA-Moleküle wurde mit T4-DNA-Polymerase (Roche, Mannheim) bei 37°C (30 min) mit glatten Enden versehen. Die Nukleotide wurden durch Phenol/Chloroform-Extraktion und Sephadex-G50-Zentrifugiersäulen entfernt. EcoRI-Adapter (Pharmacia, Freiburg, Deutschland) wurden mittels T4-DNA-Ligase (Roche, 12°C, über Nacht) an die cDNA-Enden ligiert und durch Inkubation mit Polynukleotidkinase (Roche, 37°C, 30 min) phosphoryliert. Dieses Gemisch wurde der Trennung auf einem Low-Melting-Agarose-Gel unterworfen. DNA-Moleküle über 300 Basenpaaren wurden aus dem Gel eluiert, Phenol-extrahiert, auf Elutip-D-Säulen (Schleicher und Schüll, Daßel, Deutschland) konzentriert und an Vektorarme ligiert und in lambda-ZAPII-Phagen oder lambda-ZAP-Express-Phagen unter Verwendung des Gigapack Gold-Kits (Stratagene, Amsterdam, Niederlande) verpackt, wobei Material des Herstellers verwendet und seine Anweisungen befolgt wurden. The first strand synthesis was used to construct the cDNA library Use of mouse leukemia virus reverse transcriptase (Roche, Mannheim, Germany) and Oligo-d (T) primers, the Second strand synthesis by incubation with DNA polymerase I, Klenow Enzyme and RNAse H cleavage at 12 ° C (2 hours), 16 ° C (1 hour) and 22 ° C (1h). The reaction was by incubation stopped at 65 ° C (10 min) and then transferred to ice. Double-stranded DNA molecules were created using T4 DNA polymerase (Roche, Mannheim) at 37 ° C (30 min) with smooth ends. The nucleotides were extracted by phenol / chloroform and Sephadex G50 centrifugation columns removed. EcoRI adapter (Pharmacia, Freiburg, Germany) using T4 DNA ligase (Roche, 12 ° C, overnight) ligated to the cDNA ends and by incubation with Polynucleotide kinase (Roche, 37 ° C, 30 min) phosphorylated. This The mixture was mixed on a low-melting agarose gel subjected. DNA molecules over 300 base pairs were extracted from the Gel eluted, phenol extracted, on Elutip-D columns (Schleicher and Schüll, Daßel, Germany) concentrated and on vector arms ligated and in lambda-ZAPII phage or lambda-ZAP-express phage using the Gigapack Gold Kit (Stratagene, Amsterdam, Netherlands) packed, using manufacturer's material and his instructions were followed.

Beispiel 3Example 3 DNA-Sequenzierung und ComputeranalyseDNA sequencing and computer analysis

cDNA-Banken, wie im Beispiel 4 beschrieben, wurden zur DNA- Sequenzierung nach Standardverfahren, insbesondere durch das Kettenterminationsverfahren unter Verwendung des ABI PRISM Big Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction-Kit (Perkin-Elmer, Weiterstadt, Deutschland), verwendet. Die Zufallssequenzierung wurde anschließend an die präparative Plasmidgewinnung aus cDNA- Banken über in vivo-Massenausschnitt und Retransformation von DH10B auf Agarplatten durchgeführt (Einzelheiten zu Material und Protokoll von Stratagene, Amsterdam, Niederlande). Plasmid- DNA wurde aus über Nacht gezüchteten E. coli-Kulturen, die in Luria-Brühe mit Ampicillin (siehe Sambrook et al. (1989) (Cold Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-309-6)) gezüchtet worden waren, an einem Quiagen-DNA-Präparations- Roboter (Quiagen, Hilden) nach den Protokollen des Herstellers präpariert. Sequenzierprimer mit den folgenden Nukleotidsequenzen wurden verwendet:
5'-CAGGAAACAGCTATGACC-3'
5'-CTAAAGGGAACAAAAGCTG-3'
5'-TGTAAAACGACGGCCAGT-3'
cDNA banks, as described in Example 4, were used for DNA sequencing by standard methods, in particular by the chain termination method using the ABI PRISM Big Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Perkin-Elmer, Weiterstadt, Germany). The random sequencing was carried out after the preparative plasmid extraction from cDNA banks via in vivo mass section and retransformation of DH10B on agar plates (details on material and protocol from Stratagene, Amsterdam, Netherlands). Plasmid DNA was obtained from overnight grown E. coli cultures grown in Luria broth with ampicillin (see Sambrook et al. (1989) (Cold Spring Harbor Laboratory Press: ISBN 0-87969-309-6)) , prepared on a Quiagen DNA preparation robot (Quiagen, Hilden) according to the manufacturer's protocols. Sequencing primers with the following nucleotide sequences were used:
5'-CAGGAAACAGCTATGACC-3 '
5'-CTAAAGGGAACAAAAGCTG-3 '
5'-TGTAAAACGACGGCCAGT-3 '

Die Sequenzen wurden unter Verwendung des Standard-Softwarepakets EST-MAX, das kommerziell von Bio-Max (München, Deutschland) geliefert wird, Prozessiert und kommentiert. Ein Klon mit schwachen Homologien zu bekannten Elongasen wurde eingehender charakterisiert. The sequences were generated using the Standard software package EST-MAX, commercially available from Bio-Max (Munich, Germany) is delivered, processed and commented. A clone with weak homologies to known elongases became more detailed characterized.

Beispiel 4Example 4 Identifizierung des PSE1-Gens aus P. infestans und Analyse des cDNA-Klons PiPSE1Identification of the PSE1 gene from P. infestans and Analysis of the cDNA clone PiPSE1

Eine EST-Sequenz (Datenbankeintrag: PI001002014r) wurde aufgrund schwacher Homologie mit bekannten Elongasen unter anderen Kandidatengenen als Zielgen in Betracht gezogen. An EST sequence (database entry: PI001002014r) was created due to weak homology with known elongases among others Candidate genes considered as target genes.

Für den Sequenzvergleich wurde das Programm BESTFIT verwendet, d. h. die BLOSUM-Aminosäuresubstitutions-Matrizen, wobei auf Henikoff, S., und Henikoff. J. G. (1992), Amino acid substitution matrices from protein blocks, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915-10919, verwiesen wird. The BESTFIT program was used for the sequence comparison, d. H. the BLOSUM amino acid substitution matrices, with Henikoff, S., and Henikoff. J.G. (1992) Amino acid substitution matrices from protein blocks, Proc. Natl. Acad. Sci. United States 89: 10915-10919.

Die Sequenz des Klons mit der Datenbank-Nr. PI001002014r wurde für den Vergleich mit der elo1-Peptidsequenz aus Hefe verwendet. Da der neue P. infestans Klon nicht vollständig war, wurde ausgehed von der P. infestans cDNA Bank der korespondierende full length Klon isoliert (PiPSEI). Hierzu wurde eine Digoxigeninmarkierte Sonde durch PCR mittels des PCR DIG synthesis kits (Roche) hergestellt, wobei PI001002014 als Template diente. Für die PCR wurden folgende Primer verwendet:
PI-DIGf: cacaccatcatgtacacttactac
PI-DIGr: caacttcttcttcgattcctccac
The sequence of the clone with the database no. PI001002014r was used for comparison with the yeast elo1 peptide sequence. Since the new P. infestans clone was incomplete, the corresponding full length clone was isolated from the P. infestans cDNA bank (PiPSEI). For this purpose, a digoxigenin-labeled probe was produced by PCR using the PCR DIG synthesis kit (Roche), PI001002014 serving as the template. The following primers were used for the PCR:
PI-DIGf: cacaccatcatgtacacttactac
PI-DIGr: caacttcttcttcgattcctccac

Die isolierte markierte Sonde wurde für ein Screening der P. infestans cDNA Bank verwendet (entsprechend den Angaben des Herstellers, Stratagene). Ein Fragment von 1046 bp Länge wurde isoliert und als PiPSE1 bezeichnet. Das Offene-Leseraster ist 837 bp lang und kodiert für ein Protein von 278 Aminosäuren mit einer berechneten Molekularen Masse von 32,1 kDa. Sequenzvergleiche ergaben folgende Sequenzidentitäten, bzw. -ähnlichkeiten: 26%/43% mit der Physcomitrella patens PSE1p, 23%/37% mit der humanen HELOp, 21%/41% mit der GLELOp aus Mortierella alpina und 17%/36% mit der Elongase aus C. elegans. The isolated labeled probe was used for screening the P. infestans cDNA Bank used (according to the information of the Manufacturer, Stratagene). A fragment of 1046 bp in length was generated isolated and referred to as PiPSE1. The open reading frame is 837 bp long and encodes a protein of 278 amino acids with a calculated molecular mass of 32.1 kDa. Sequence comparisons resulted in the following sequence identities or similarities: 26% / 43% with the Physcomitrella patens PSE1p, 23% / 37% with the human HELOp, 21% / 41% with the GLELOp from Mortierella alpina and 17% / 36% with the elongase from C. elegans.

Beispiel 5Example 5 Identifikation von Genen mittels HybridisierungIdentification of genes using hybridization

Gensequenzen lassen sich zur Identifikation homologer oder heterologer Gene aus cDNA- oder genomischen Banken verwenden. Gene sequences can be used to identify homologous or Use heterologous genes from cDNA or genomic banks.

Homologe Gene (d. h. Volllängen-cDNA-Klone, die homolog sind, oder Homologa) lassen sich über Nukleinsäurehybridisierung unter Verwendung von beispielsweise cDNA-Banken isolieren: Je nach der Häufigkeit des Gens von Interesse wurden 100000 bis zu 1000000 rekombinante Bakteriophagen plattiert und auf eine Nylonmembran überführt. Nach der Denaturierung mit Alkali wurde die DNA auf der Membran z. B. durch UV-Vernetzung immobilisiert. Die Hybridisierung erfolgte bei hoch-stringenten Bedingungen. In wässriger Lösung wurden die Hybridisierung und die Waschschritte bei einer Ionenstärke von 1 M NaCl und einer Temperatur von 68°C durchgeführt. Hybridisierungssonden wurden z. B. durch Markierung mittels radioaktiver (32P-)Nicktranskription (High Prime, Roche, Mannheim, Deutschland) hergestellt. Die Signale wurden mittels Autoradiographie nachgewiesen. Homologous genes (ie full-length cDNA clones that are homologous or homologs) can be isolated via nucleic acid hybridization using, for example, cDNA libraries: Depending on the frequency of the gene of interest, 100,000 to 1,000,000 recombinant bacteriophages were plated and onto a nylon membrane transferred. After denaturing with alkali, the DNA was z. B. immobilized by UV crosslinking. The hybridization took place under highly stringent conditions. In aqueous solution, the hybridization and the washing steps were carried out at an ionic strength of 1 M NaCl and a temperature of 68 ° C. Hybridization probes were e.g. B. by labeling using radioactive ( 32 P-) nick transcription (High Prime, Roche, Mannheim, Germany). The signals were detected by means of autoradiography.

Partiell homologe oder heterologe Gene, die verwandt, aber nicht identisch sind, lassen sich analog zum oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung niedrig-stringenter Hybridisierungs- und Waschbedingungen identifizieren. Für die wässrige Hybridisierung wurde die Ionenstärke gewöhnlich bei 1 M NaCl gehalten, wobei die Temperatur nach und nach von 68 auf 42°C gesenkt wurde. Partially homologous or heterologous genes that are related but not are identical, can be analogous to that described above Methods using low-stringent hybridization and Identify washing conditions. For aqueous hybridization the ionic strength was usually kept at 1 M NaCl, where the temperature was gradually reduced from 68 to 42 ° C.

Die Isolation von Gensequenzen, die nur zu einer einzelnen Domäne von beispielsweise 10 bis 20 Aminosäuren Homologien aufweisen, lässt sich unter Verwendung synthetischer, radioaktiv markierter Oligonukleotidsonden durchführen. Radioaktiv markierte Oligonukleotide wurden mittels Phosphorylierung des 5'-Endes zweier komplementärer Oligonukleotide mit T4-Polynukleotidkinase hergestellt. Die komplementären Oligonukleotide wurden aneinander hybridisiert und ligiert, so dass Konkatemere entstanden. Die doppelsträngigen Konkatemere wurde beispielsweise durch Nicktranskription radioaktiv markiert. Die Hybridisierung erfolgte gewöhnlich bei niedrig-stringenten Bedingungen unter Verwendung hoher Oligonukleotidkonzentrationen. Oligonukleotid-Hybridisierungslösung 6 × SSC
0,01 M Natriumphosphat
1 mM EDTA (pH 8)
0,5% SDS
100 αg/ml denaturierte Lachssperma-DNA
0,1% fettarme Trockenmilch
The isolation of gene sequences which have homologies only to a single domain of, for example, 10 to 20 amino acids can be carried out using synthetic, radioactively labeled oligonucleotide probes. Radioactively labeled oligonucleotides were prepared by phosphorylating the 5 'end of two complementary oligonucleotides with T4 polynucleotide kinase. The complementary oligonucleotides were hybridized to one another and ligated so that concatemers were formed. The double-stranded concatems were radioactively labeled, for example, by nick transcription. Hybridization was usually carried out under low-stringent conditions using high oligonucleotide concentrations. Oligonucleotide hybridization solution 6 × SSC
0.01 M sodium phosphate
1 mM EDTA (pH 8)
0.5% SDS
100 αg / ml denatured salmon sperm DNA
0.1% low-fat dry milk

Während der Hybrdidisierung wurde die Temperatur schrittweise auf 5 bis 10°C unter die berechnete Oligonukleotid-Tm oder bis auf Raumtemperatur (bedeutet RT = ~23°C in allen Experimenten, wenn nicht anders angegeben) gesenkt, gefolgt von Waschschritten und Autoradiographie. Das Waschen wurde mit extrem niedriger Stringenz durchgeführt, zum Beispiel 3 Waschschritte unter Verwendung von 4 × SSC. Weitere Einzelheiten sind wie von Sambrook, J., et al. (1989), "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press, oder Ausubel, F. M., et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley & Sons, beschrieben. During the hybridization, the temperature became gradual to 5 to 10 ° C below the calculated oligonucleotide Tm or to to room temperature (means RT = ~ 23 ° C in all experiments, unless otherwise stated) followed by washing steps and autoradiography. The washing was extremely low Stringency performed, for example 3 washing steps below Using 4 × SSC. More details are like from Sambrook, J., et al. (1989) "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory Press, or Ausubel, F.M., et al. (1994) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley & Sons.

Herstellung spezifischer Antikörper beispielsweise unter Production of specific antibodies, for example under

Beispiel 6Example 6 Northern-HybridisierungNorthern hybridization

Für die RNA-Hybridisierung wurden 20 µg Gesamt-RNA oder 1 µg poly(A)+-RNA mittels Gelelektrophorese in Agarosegelen mit einer Stärke von 1,25% unter Verwendung von Formaldehyd, wie beschrieben in Amasino (1986, Anal. Biochem. 152, 304) aufgetrennt, mittels Kapillaranziehung unter Verwendung von 10 × SSC auf positiv geladene Nylonmembranen (Hybond N+, Amersham, Braunschweig) übertragen, mittels UV-Licht immobilisiert und 3 Stunden bei 68°C unter Verwendung von Hybridisierungspuffer (10% Dextransulfat Gew./Vol., 1 M NaCl, 1% SDS, 100 mg Heringssperma-DNA) vorhybridisiert. Die Markierung der DNA-Sonde mit dem Highprime DNA labeling-Kit (Roche, Mannheim, Deutschland) erfolgte während der Vorhybridisierung unter Verwendung von alpha-32P-dCTP (Amersham, Braunschweig, Deutschland). Die Hybridisierung wurde nach Zugabe der markierten DNA-Sonde im gleichen Puffer bei 68°C über Nacht durchgeführt. Die Waschschritte wurden zweimal für 15 min unter Verwendung von 2 × SSC und zweimal für 30 min unter Verwendung von 1 × SSC, 1% SDS, bei 68°C durchgeführt. Die Exposition der verschlossenen Filter wurde bei -70°C für einen Zeitraum von 1 bis 14 T durchgeführt. For the RNA hybridization, 20 ug total RNA or 1 ug poly (A) + -RNA were gel electrophoresis in agarose gels with a strength of 1.25% using formaldehyde, as described in Amasino (1986, Anal. Biochem. 152 , 304) separated, transferred by capillary attraction using 10 × SSC to positively charged nylon membranes (Hybond N +, Amersham, Braunschweig), immobilized by means of UV light and 3 hours at 68 ° C. using hybridization buffer (10% dextran sulfate w / w Vol., 1 M NaCl, 1% SDS, 100 mg herring sperm DNA) prehybridized. The DNA probe was labeled with the Highprime DNA labeling kit (Roche, Mannheim, Germany) during the prehybridization using alpha- 32 P-dCTP (Amersham, Braunschweig, Germany). Hybridization was carried out after adding the labeled DNA probe in the same buffer at 68 ° C. overnight. The washing steps were carried out twice for 15 min using 2 × SSC and twice for 30 min using 1 × SSC, 1% SDS, at 68 ° C. The exposure of the closed filter was carried out at -70 ° C for a period of 1 to 14 T.

Beispiel 7Example 7 Plasmide für die PflanzentransformationPlasmids for plant transformation

Zur Pflanzentransformation können binäre Vektoren, wie pBinAR verwendet werden (Höfgen und Willmitzer, Plant Science 66 (1990) 221-230). Die Konstruktion der binären Vektoren kann durch Ligation der cDNA in Sense- oder Antisense-Orientierung in T-DNA erfolgen. 5' der cDNA aktiviert ein Pflanzenpromotor die Transkription der cDNA. Eine Polyadenylierungssequenz befindet sich 3' von der cDNA. Binary vectors such as pBinAR can be used for plant transformation can be used (Höfgen and Willmitzer, Plant Science 66 (1990) 221-230). The construction of the binary vectors can be done by Ligation of the cDNA in sense or antisense orientation in T-DNA done. 5 'of the cDNA activates a plant promoter Transcription of the cDNA. There is a polyadenylation sequence 3 'away from the cDNA.

Die gewebespezifische Expression lässt sich unter Verwendung eines gewebespezifischen Promotors erzielen. Beispielsweise kann die samenspezifische Expression erreicht werden, indem der Napin- oder der LeB4- oder der USP-Promotor 5' der cDNA einkloniert wird. Auch jedes andere samenspezifische Promotorelement kann verwendet werden. Zur konstitutiven Expression in der ganzen Pflanzen lässt sich der CaMV-35S-Promotor verwenden. Tissue-specific expression can be used using of a tissue-specific promoter. For example seed-specific expression can be achieved by or the LeB4 or USP promoter 5 'of the cDNA is cloned becomes. Any other seed-specific promoter element can also be used. For constitutive expression in the whole The CaMV-35S promoter can be used in plants.

Das exprimierte Protein kann unter Verwendung eines Signalpeptids, beispielsweise für Plastiden, Mitochondrien oder das Endoplasmatische Retikulum, in ein zelluläres Kompartiment dirigiert werden (Kermode, Crit. Rev. Plant Sci. 15, 4 (1996) 285-423). Das Signalpeptid wird 5' im Leseraster mit der cDNA einkloniert, um die subzelluläre Lokalisierung des Fusionsprotein zu erreichen. The expressed protein can be obtained using a Signal peptide, for example for plastids, mitochondria or that Endoplasmic reticulum, in a cellular compartment to be conducted (Kermode, Crit. Rev. Plant Sci. 15, 4 (1996) 285-423). The signal peptide is 5 'in reading frame with the cDNA cloned to the subcellular localization of the fusion protein to reach.

Beispiel 8Example 8 Transformation von AgrobacteriumAgrobacterium transformation

Die Agrobacterium-vermittelte Pflanzentransformation kann zum Beispiel unter Verwendung des GV3101-(pMP90-)(Koncz und Schell, Mol. Gen. Genet. 204 (1986) 383-396) oder LBA4404-(Clontech) Agrobacterium tumefaciens-Stamms durchgeführt werden. Die Transformation kann durch Standard-Transformationstechniken durchgeführt werden (Deblaere et al., Nucl. Acids. Tes. 13 (1984), 4777-4788) The Agrobacterium -mediated plant transformation can Example using the GV3101- (pMP90 -) (Koncz and Schell, Mol. Gen. Genet. 204 (1986) 383-396) or LBA4404- (Clontech) Agrobacterium tumefaciens strain. The Transformation can be done through standard transformation techniques (Deblaere et al., Nucl. Acids. Tes. 13 (1984), 4777-4788)

Beispiel 9Example 9 Pflanzentransformationplant transformation

Die Agrobacterium-vermittelte Pflanzentransformation kann unter Verwendung von Standard-Transformations- und Regenerationstechniken durchgeführt werden (Gelvin, Stanton B., Schilperoort, Robert A., Plant Molecular Biology Manual, 2. Aufl., Dordrecht: Kluwer Academic Publ., 1995, in Sect., Ringbuc Zentrale Signatur: BT11-P ISBN 0-7923-2731-4; Glick, Bernard R., Thompson, John E., Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, Boca Raton: CRC Press, 1993, 360 S., ISBN 0-8493-5164-2). The Agrobacterium-mediated plant transformation can be found at Use of standard transformation and Regeneration techniques (Gelvin, Stanton B., Schilperoort, Robert A., Plant Molecular Biology Manual, 2nd ed., Dordrecht: Kluwer Academic Publ., 1995, in Sect., Ringbuc Central signature: BT11-P ISBN 0-7923-2731-4; Glick, Bernard R., Thompson, John E., Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, Boca Raton: CRC Press, 1993, 360 pages, ISBN 0-8493-5164-2).

Beispielsweise kann Raps mittels Kotyledonen- oder Hypokotyltransformation transformiert werden (Moloney et al., Plant Cell Report 8 (1989) 238-242; De Block et al., Plant Physiol. 91 (1989) 694-701). Die Verwendung von Antibiotika für die Agrobacterium- und Pflanzenselektion hängt von dem für die Transformation verwendeten binären Vektor und Agrobacterium-Stamm ab. Die Rapsselektion wird gewöhnlich unter Verwendung von Kanamycin als selektierbarem Pflanzenmarker durchgeführt. For example, rapeseed can be made using cotyledons or Hypocotyl transformation can be transformed (Moloney et al., Plant Cell Report 8 (1989) 238-242; De Block et al., Plant Physiol. 91 (1989) 694-701). The use of antibiotics for that Agrobacterium and plant selection depends on that for that Transformation used binary vector and Agrobacterium strain. Rapeseed selection is usually carried out using kanamycin performed as a selectable plant marker.

Der Agrobacterium-vermittelte Gentransfer in Flachs lässt sich unter Verwendung von beispielsweise einer von Mlynarova et al. (1994) Plant Cell Report 13: 282-285 beschriebenen Technik durchführen. Agrobacterium-mediated gene transfer in flax can be using, for example, one of Mlynarova et al. (1994) Plant Cell Report 13: 282-285 carry out.

Die Transformation von Soja kann unter Verwendung von beispielsweise einer in EP-A-0 0424 047 (Pioneer Hi-Bred International) oder in EP-A-0 0397 687, US 5,376,543, US 5,169,770 (University Toledo) beschriebenen Technik durchgeführt werden. The transformation of soy can be done using for example one in EP-A-0 0424 047 (Pioneer Hi-Bred International) or in EP-A-0 0397 687, US 5,376,543, US 5,169,770 (University Toledo) described technique can be performed.

Die Pflanzentransformation unter Verwendung von Teilchenbeschuss, Polyethylenglycol-vermittelter DNA-Aufnahme oder über die Siliziumcarbonatfaser-Technik ist beispielsweise beschrieben von Freeling und Walbot "The maize handbook" (1993) ISBN 3-540-97826-7, Springer Verlag New York). Plant transformation using Particle bombardment, polyethylene glycol-mediated DNA recording or is about silicon carbon fiber technology, for example described by Freeling and Walbot "The maize handbook" (1993) ISBN 3-540-97826-7, Springer Verlag New York).

Beispiel 10Example 10 In vivo-MutageneseIn vivo mutagenesis

Die in vivo-Mutagenese von Mikroorganismen kann mittels Passage der Plasmid- (oder einer anderen Vektor-)DNA durch E. coli oder andere Mikroorganismen (z. B. Bacillus spp. oder Hefen, wie Saccharomyces cerevisiae), bei denen die Fähigkeiten, die Unversehrtheit ihrer genetischen Information aufrechtzuerhalten, gestört ist, erfolgen. Übliche Mutator-Stämme haben Mutationen in den Genen für das DNA-Reparatursystem (z. B. mutHLS, mutD, mutT usw.; als Literaturstelle siehe Rupp, W. D. (1996) DNA repair mechanisms, in: Escherichia coli and Salmonella, S. 2277-2294, ASM: Washington). Diese Stämme sind dem Fachmann bekannt. Die Verwendung dieser Stämme ist beispielsweise in Greener, A., und Callahan, M. (1994) Strategies 7: 32-34, erläutert. Der Transfer mutierter DNA-Moleküle in Pflanzen erfolgt vorzugsweise nach Selektion und Test der Mikrooganismen. Transgene Pflanzen werden nach verschiedenen Beispielen im Beispielteil dieses Dokumentes erzeugt. The in vivo mutagenesis of microorganisms can be done by passage the plasmid (or other vector) DNA by E. coli or other microorganisms (e.g. Bacillus spp. or yeast, such as Saccharomyces cerevisiae), in which the skills that Maintain the integrity of their genetic information, is disturbed. Common mutator strains have mutations in the genes for the DNA repair system (e.g. mutHLS, mutD, mutT etc.; see Rupp, W. D. (1996) DNA repair for a reference mechanisms, in: Escherichia coli and Salmonella, pp. 2277-2294, ASM: Washington). These strains are known to the person skilled in the art. The Use of these strains is described, for example, in Greener, A., and Callahan, M. (1994) Strategies 7: 32-34. The transfer mutated DNA molecules in plants preferably follow Selection and test of the microorganisms. Become transgenic plants after various examples in the example part of this document generated.

Beispiel 11Example 11 Untersuchung der Expression eines rekombinanten Genproduktes in einem transformierten OrganismusExamination of the expression of a recombinant Gene product in a transformed organism

Die Aktivität eines rekombinanten Genproduktes im transformierten Wirtsorganismus wurde auf der Transkriptions- und/oder der Translationsebene gemessen. The activity of a recombinant gene product in the transformed Host organism was based on the transcription and / or the Translation plane measured.

Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Menge an Transkription des Gens (ein Hinweis auf die Menge an RNA, die für die Translation des Genproduktes zur Verfügung steht) ist die Durchführung eines Northern-Blots (als Bezugsstelle siehe Ausubel et al. (1988) Current Protocols in Molecular Biology, Wiley: New York, oder den oben erwähnten Beispielteil), wobei ein Primer, der so gestaltet ist, dass er an das Gen von Interesse bindet, mit einer nachweisbaren Markierung (gewöhnlich radioaktiv oder chemilumineszent) markiert wird, so dass, wenn die Gesamt- RNA einer Kultur des Organismus extrahiert, auf einem Gel aufgetrennt, auf eine stabile Matrix transferiert und mit dieser Sonde inkubiert wird, die Bindung und das Ausmaß der Bindung der Sonde das Vorliegen und auch die Menge der mRNA für dieses Gen anzeigt. Diese Information zeigt den Grad der Transkription des transformierten Gens an. Zelluläre Gesamt-RNA kann aus Zellen, Geweben oder Organen mit mehreren Verfahren, die alle im Fachgebiet bekannt sind, wie zum Beispiel das von Bormann, E. R., et al. (1992) Mol. Microbiol. 6: 317-326 beschriebene, präpariert werden. A suitable method for determining the amount of Transcription of the gene (an indication of the amount of RNA required for the Translation of the gene product is available) Carrying out a Northern blot (for reference point see Ausubel et al. (1988) Current Protocols in Molecular Biology, Wiley: New York, or the example section mentioned above), where a Primer designed to match the gene of interest binds, with a detectable label (usually radioactive or chemiluminescent) is marked so that if the total RNA of a culture of the organism extracted on a gel separated, transferred to a stable matrix and with it The probe is incubated, binding and the extent of binding Probe the presence and also the amount of mRNA for this gene displays. This information shows the degree of transcription of the transformed gene. Total cellular RNA can be derived from cells Tissues or organs with multiple procedures, all in the Are known in the art, such as that of Bormann, E.R., et al. (1992) Mol. Microbiol. 6: 317-326, prepared become.

Zur Untersuchung des Vorliegens oder der relativen Menge an von dieser mRNA translatiertem Protein können Standardtechniken, wie ein Western-Blot, eingesetzt werden (siehe beispielsweise Ausubel et al. (1988) Current Protocols in Molecular Biology, Wiley: New York). Bei diesem Verfahren werden die zellulären Gesamt- Proteine extrahiert, mittels Gelelektrophorese aufgetrennt, auf eine Matrix, wie Nitrozellulose, übertragen und mit einer Sonde, wie einem Antikörper, der spezifisch an das gewünschte Protein bindet, inkubiert. Diese Sonde ist gewöhnlich mit einer chemilumineszenten oder kolorimetrischen Markierung versehen, die sich leicht nachweisen lässt. Das Vorliegen und die Menge der beobachteten Markierung zeigt das Vorliegen und die Menge des gewünschten, in der Zelle vorliegenden mutierten Proteins an. To examine the presence or relative amount of this mRNA translated protein can use standard techniques such as a Western blot can be used (see for example Ausubel et al. (1988) Current Protocols in Molecular Biology, Wiley: New York). In this process, the total cellular Proteins extracted, separated by gel electrophoresis, transferred to a matrix such as nitrocellulose and with a Probe, such as an antibody, specific to the desired one Protein binds, incubated. This probe is usually with one chemiluminescent or colorimetric marking, that is easy to prove. The presence and the amount the observed mark shows the presence and the amount of the desired mutant protein present in the cell.

Beispiel 12Example 12 Analyse der Auswirkung der rekombinanten Proteine auf die Produktion des gewünschten ProduktesAnalysis of the impact of the recombinant proteins on the production of the desired product

Die Auswirkung der genetischen Modifikation in Pflanzen, Pilzen, Algen, Ciliaten oder auf die Produktion einer gewünschten Verbindung (wie einer Fettsäure) kann bestimmt werden, indem die modifizierten Mikroorganismen oder die modifizierte Pflanze unter geeigneten Bedingungen (wie den vorstehend beschriebenen) gezüchtet werden und das Medium und/oder die zellulären Komponenten auf die erhöhte Produktion des gewünschten Produktes (d. h. von Lipiden oder einer Fettsäure) untersucht wird. Diese Analysetechniken sind dem Fachmann bekannt und umfassen Spektroskopie, Dünnschichtchromatographie, Färbeverfahren verschiedener Art, enzymatische und mikrobiologische Verfahren sowie analytische Chromatographie, wie Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (siehe beispielsweise Ullman, Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. A2, S. 89-90 und S. 443-613, VCH: Weinheim (1985); Fallon, A., et al., (1987) "Applications of HPLC in Biochemistry" in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Bd. 17; Rehm et al. (1993) Biotechnology, Bd. 3, Kapitel III: "Product recovery and purification", S. 469-714, VCH: Weinheim; Belter, P. A., et al. (1988) Bioseparations: downstream processing for Biotechnology, John Wiley and Sons; Kennedy, J. F., und Cabral, J. M. S. (1992) Recovery processes for biological Materials, John Wiley and Sons; Shaeiwitz, J. A., und Henry, J. D. (1988) Biochemical Separations, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. B3; Kapitel 11, S. 1-27, VCH: Weinheim; und Dechow, F. J. (1989) Separation and purification techniques in biotechnology, Noyes Publications). The impact of genetic modification in plants, fungi, Algae, ciliates or on the production of a desired one Compound (such as a fatty acid) can be determined by the modified microorganisms or the modified plant under suitable conditions (such as those described above) be grown and the medium and / or the cellular Components to the increased production of the desired product (i.e. of lipids or a fatty acid) is examined. This Analysis techniques are known to those skilled in the art and include spectroscopy, Thin layer chromatography, staining methods of various types, enzymatic and microbiological processes as well as analytical Chromatography, such as high performance liquid chromatography (see for example Ullman, Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, pp. 89-90 and pp. 443-613, VCH: Weinheim (1985); Fallon, A., et al., (1987) "Applications of HPLC in Biochemistry" in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Vol. 17; Rehm et al. (1993) Biotechnology, Vol. 3, Chapter III: "Product recovery and purification", pp. 469-714, VCH: Weinheim; Belter, P.A., et al. (1988) Bioseparations: downstream processing for Biotechnology, John Wiley and Sons; Kennedy, J.F., and Cabral, J.M.S. (1992) Recovery processes for biological Materials, John Wiley and Sons; Shaeiwitz, J.A., and Henry, J.D. (1988) Biochemical Separations, in: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. B3; Chapter 11, pp. 1-27, VCH: Weinheim; and Dechow, F.J. (1989) Separation and purification techniques in biotechnology, Noyes Publications).

Neben den oben erwähnten Verfahren werden Pflanzenlipide aus Pflanzenmaterial wie von Cahoon et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (22): 12935-12940, und Browse et al. (1986) Analytic Biochemistry 152: 141-145, beschrieben extrahiert. Die qualitative und quantitative Lipid- oder Fettsäureanalyse ist beschrieben bei Christie, William W., Advances in Lipid Methodology, Ayr/Scotland: Oily Press (Oily Press Lipid Library; 2); Christie, William W., Gas Chromatography and Lipids. A Practical Guide - Ayr, Scotland: Oily Press, 1989, Repr. 1992, IX, 307 S. (Oily Press Lipid Library; 1); "Progress in Lipid Research, Oxford: Pergamon Press, 1 (1952)-16 (1977) u. d. T.: Progress in the Chemistry of Fats and Other Lipids CODEN. In addition to the methods mentioned above, plant lipids are made from Plant material as described by Cahoon et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (22): 12935-12940, and Browse et al. (1986) Analytic Biochemistry 152: 141-145. The qualitative and quantitative lipid or fatty acid analysis is described with Christie, William W., Advances in Lipid Methodology, Ayr / Scotland: Oily Press (Oily Press Lipid Library; 2); Christie, William W., Gas Chromatography and Lipids. A Practical Guide - Ayr, Scotland: Oily Press, 1989, Repr. 1992, IX, 307 S. (Oily Press Lipid Library; 1); "Progress in Lipid Research, Oxford: Pergamon Press, 1 (1952) -16 (1977) u. d. T .: Progress in the Chemistry of Fats and Other Lipids CODEN.

Zusätzlich zur Messung des Endproduktes der Fermentation ist es auch möglich, andere Komponenten der Stoffwechselwege zu analysieren, die zur Produktion der gewünschten Verbindung verwendet werden, wie Zwischen- und Nebenprodukte, um die Gesamteffizienz der Produktion der Verbindung zu bestimmen. Die Analyseverfahren umfassen Messungen der Nährstoffmengen im Medium (z. B. Zucker, Kohlenwasserstoffe, Stickstoffquellen, Phosphat und andere Ionen), Messungen der Biomassezusammensetzung und des Wachstums, Analyse der Produktion üblicher Metabolite von Biosynthesewegen und Messungen von Gasen, die während der Fermentation erzeugt werden. Standardverfahren für diese Messungen sind in Applied Microbial Physiology; A Practical Approach, P. M. Rhodes und P. F. Stanbury, Hrsgb., IRL Press, S. 103-129; 131-163 und 165-192 (ISBN: 0199635773) und darin angegebenen Literaturstellen beschrieben. In addition to measuring the end product of the fermentation it is also possible to add other components of the metabolic pathways analyze that to produce the desired connection used as intermediates and by-products to the To determine overall efficiency of production of the compound. The Analysis methods include measurements of nutrient levels in the Medium (e.g. sugar, hydrocarbons, Nitrogen sources, phosphate and other ions), measurements of the Biomass composition and growth, analysis of production more common Metabolites of biosynthetic pathways and measurements of gases during fermentation. Standard procedures for this Measurements are in Applied Microbial Physiology; A practical Approach, P.M. Rhodes and P.F. Stanbury, eds., IRL Press, S. 103-129; 131-163 and 165-192 (ISBN: 0199635773) and therein described literature references.

Ein Beispiel ist die Analyse von Fettsäuren (Abkürzungen: FAME, Fettsäuremethylester; GC-MS, Gas-Flüssigkeitschromatographie- Massenspektrometrie; TAG, Triacylglycerin; TLC, Dünnschichtchromatographie). An example is the analysis of fatty acids (abbreviations: FAME, fatty acid methyl ester; GC-MS, gas liquid chromatography mass spectrometry; TAG, triacylglycerol; TLC, TLC).

Der unzweideutige Nachweis für das Vorliegen von Fettsäureprodukten kann mittels Analyse rekombinanter Organismen nach Standard-Analyseverfahren erhalten werden: GC, GC-MS oder TLC, wie verschiedentlich beschrieben von Christie und den Literaturstellen darin (1997, in: Advances on Lipid Methodology, Vierte Aufl.: Christie, Oily Press, Dundee, 119-169; 1998, Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Verfahren, Lipide 33: 343-353). The unambiguous proof of the existence of Fatty acid products can be analyzed using recombinant organisms Standard analysis methods are obtained: GC, GC-MS or TLC, as variously described by Christie and the References therein (1997, in: Advances on Lipid Methodology, Fourth Ed .: Christie, Oily Press, Dundee, 119-169; 1998 Gas Chromatography Mass Spectrometry, Lipids 33: 343-353).

Das zu analysierende Material kann durch Ultraschallbehandlung, Mahlen in der Glasmühle, flüssigen Stickstoff und Mahlen oder über andere anwendbare Verfahren aufgebrochen werden. Das Material muss nach dem Aufbrechen zentrifugiert werden. Das Sediment wird in Aqua dest. resuspendiert, 10 min bei 100°C erhitzt, auf Eis abgekühlt und erneut zentrifugiert, gefolgt von Extraktion in 0,5 M Schwefelsäure in Methanol mit 2% Dimethoxypropan für 1 Std. bei 90°C, was zu hydrolysierten Öl- und Lipidverbindungen führt, die transmethylierte Lipide ergeben. Diese Fettsäuremethylester werden in Petrolether extrahiert und schließlich einer GC-Analyse unter Verwendung einer Kapillarsäule (Chrompack, WCOT Fused Silica, CP-Wax-52 CB, 25 m, 0,32 mm) bei einem Temperaturgradienten zwischen 170°C und 240°C für 20 min und 5 min bei 240°C unterworfen. Die Identität der erhaltenen Fettsäuremethylester muss unter Verwendung von Standards, die aus kommerziellen Quellen erhältlich sind (d. h. Sigma), definiert werden. The material to be analyzed can be Grinding in a glass mill, liquid nitrogen and grinding or be broken up through other applicable procedures. The Material must be centrifuged after breaking open. The Sediment is in aqua dest. resuspended, 10 min at 100 ° C heated, cooled on ice and centrifuged again, followed by Extraction in 0.5 M sulfuric acid in methanol with 2% Dimethoxypropane for 1 h at 90 ° C, resulting in hydrolyzed oil and Leads to lipid compounds that result in transmethylated lipids. This Fatty acid methyl esters are extracted into petroleum ether and finally a GC analysis using a capillary column (Chrome pack, WCOT fused silica, CP-Wax-52 CB, 25 m, 0.32 mm) a temperature gradient between 170 ° C and 240 ° C for 20 min and Subjected at 240 ° C for 5 min. The identity of the received Fatty acid methyl esters must be made using standards that are out commercial sources are available (i.e. sigma) become.

Bei Fettsäuren, für die keine Standards verfügbar sind, muss die Identität über Derivatisierung und anschließende GC-MS-Analyse gezeigt werden. Beispielsweise muss die Lokalisierung von Fettsäuren mit Dreifachbindung über GC-MS nach Derivatisierung mit 4,4-Dimethoxyoxazolin-Derivaten (Christie, 1998, siehe oben) gezeigt werden. For fatty acids for which no standards are available, the Identity via derivatization and subsequent GC-MS analysis to be shown. For example, the localization of Fatty acids with triple bond via GC-MS after derivatization with 4,4-Dimethoxyoxazoline derivatives (Christie, 1998, see above) to be shown.

Beispiel 13Example 13 Expressionskonstrukte in heterologen mikrobiellen SystemenExpression constructs in heterologous microbial systems Stämme, Wachstumsbedingungen und PlasmideStrains, growth conditions and plasmids

Der Escherichia coli-Stamm XL1 Blue MRF' kan (Stratagene) wurde zur Subklonierung der neuen Elongase piPSE1 aus Phytophthora infestans verwendet. Für die funktionelle Expression dieses Gens verwendeten wir den Saccharomyces cerevisiae-Stamm INVSc 1 (Invitrogen Co.). E. coli wurde in Luria-Bertini-Brühe (LB, Duchefa, Haarlem, Niederlande) bei 37°C gezüchtet. Wenn nötig, wurde Ampicillin (100 mg/Liter) zugegeben, und 1,5% Agar (Gew./Vol.) wurde für feste LB-Medien hinzugefügt. S. cerevisiae wurde bei 30°C entweder in YPG-Medium oder in komplettem Minimalmedium ohne Uracil (CMdum; siehe in: Ausubel, F. M., Brent, R., Kingston, R. E., Moore, D. D., Seidman, J. G., Smith, J. A., Struhl, K., Albright, L. B., Coen, D. M., und Varki, A. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York) mit entweder 2% (Gew./Vol.) Raffinose oder Glucose gezüchtet. Für feste Medien wurden 2% (Gew./Vol.) Bacto™-Agar (Difco) hinzugefügt. Die zur Klonierung und Expression verwendeten Plasmide waren pUC18 (Pharmacia) und pYES2 (Invitrogen Co.). The Escherichia coli strain XL1 Blue MRF 'kan (Stratagene) was for subcloning the new elongase piPSE1 from Phytophthora infestans used. For the functional expression of this We used the Saccharomyces cerevisiae strain INVSc 1 gene (Invitrogen Co.). E. coli was grown in Luria Bertini broth (LB, Duchefa, Haarlem, The Netherlands) at 37 ° C. If needed, ampicillin (100 mg / liter) was added and 1.5% agar (W / V) was added for solid LB media. S. cerevisiae was at 30 ° C either in YPG medium or in complete minimal medium without uracil (CMdum; see in: Ausubel, F.M., Brent, R., Kingston, R.E., Moore, D.D., Seidman, J.G., Smith, J.A., Struhl, K., Albright, L.B., Coen, D.M., and Varki, A. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York) either 2% (w / v) raffinose or glucose grown. For fixed Media 2% (w / v) Bacto ™ agar (Difco) was added. The plasmids used for cloning and expression were pUC18 (Pharmacia) and pYES2 (Invitrogen Co.).

Klonierung und Expression einer PUFA-spezifischen Elongase aus Phytophthora infestansCloning and expression of a PUFA-specific elongase Phytophthora infestans

Für die Expression in Hefe wurde der Phytophthora infestans- cDNA-Klon piPSE1, der das PUFA-spezifische Elongase-(PSE1-)Gen kodiert, zuerst so modifiziert, dass eine KpnI-Restriktionsstelle und die Hefe-Konsensussequenz für hoch-effiziente Translation (Kozak, M. (1986) Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes, Cell 44, 283-292) neben dem Startcodon und eine XbaI-Restriktionsstelle, die das Stopcodon flankierte, erhalten wurden. Zur Amplifikation des offenen Leserahmens wurde ein Primerpaar, das komplementär zu dessen 5'- und 3'-Enden war, synthetisiert.
ppex1f: cggggtaccacataatgtcgactgagctactgcag
ppex1r: cactagtctagattccaacttcttcttcgattcc
For expression in yeast, the Phytophthora infestans cDNA clone piPSE1, which encodes the PUFA-specific elongase (PSE1) gene, was first modified in such a way that a KpnI restriction site and the yeast consensus sequence for highly efficient translation (Kozak , M. (1986) Point mutations define a sequence flanking the AUG initiator codon that modulates translation by eukaryotic ribosomes, Cell 44, 283-292) in addition to the start codon and an XbaI restriction site flanking the stop codon. A pair of primers complementary to its 5 'and 3' ends were synthesized to amplify the open reading frame.
ppex1f: cgg ggtacc acataatgtcgactgagctactgcag
ppex1r: cactag tctaga ttccaacttcttcttcgattcc

Die PCR-Reaktion wurde mit Plasmid-DNA als Matrize in einem Thermocycler (Biometra) mit der Pfu-DNA-(Stratagene) Polymerase und dem folgenden Temperaturprogramm durchgeführt: 3 min bei 96°C, gefolgt von 30 Zyklen mit 30 s bei 96°C, 30 s bei 55°C und 2 min bei 72°C, 1 Zyklus mit 10 min bei 72°C und Stop bei 4°C. The PCR reaction was performed using plasmid DNA as a template in one Thermocycler (Biometra) with the Pfu-DNA (Stratagene) polymerase and the following temperature program: 3 min at 96 ° C, followed by 30 cycles of 30 s at 96 ° C, 30 s at 55 ° C and 2 min at 72 ° C, 1 cycle with 10 min at 72 ° C and stop at 4 ° C.

Die korrekte Größe des amplifizierten DNA-Fragments von 883 bp wurde mittels Agarose-TBE-Gelelektrophorese bestätigt. Die amplifizierte DNA wurde aus dem Gel mit dem QIAquick-Gelextraktionskit (QIAGEN) extrahiert und in die SmaI-Restriktionsstelle des dephosphorylierten Vektors pUC18 unter Verwendung des Sure Clone Ligation Kit (Pharmacia) ligiert, wobei pUCPSE1 erhalten wurde. Nach der Transformation von E. coli XL1 Blue MRF' kan wurde eine DNA-Minipräparation (Riggs, M. G., & McLachlan, A. (1986) A simplified screening procedure for large numbers of plasmid mini-preparation. BioTechniques 4, 310-313) an 24 ampicillinresistenten Transformanten durchgeführt, und positive Klone wurden mittels BamHI-Restriktionsanalyse identifiziert. Die Sequenz des klonierten PCR-Produktes wurde mittels Resequenzierung unter Verwendung des ABI PRISM Big Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Perkin-Elmer, Weiterstadt) bestätigt. The correct size of the amplified DNA fragment of 883 bp was confirmed by agarose TBE gel electrophoresis. The amplified DNA was extracted from the gel with the QIAquick gel extraction kit (QIAGEN) extracted and into the SmaI restriction site of the dephosphorylated vector pUC18 using the Sure Clone Ligation Kit (Pharmacia) ligated to give pUCPSE1. After the transformation of E. coli XL1 Blue MRF 'kan a DNA mini-preparation (Riggs, M.G., & McLachlan, A. (1986) A simplified screening procedure for large numbers of plasmid mini-preparation. BioTechniques 4, 310-313) to 24 ampicillin resistant transformants performed, and positive clones were identified using BamHI restriction analysis. The Sequence of the cloned PCR product was determined using Resequencing using the ABI PRISM Big Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kit (Perkin-Elmer, Weiterstadt) approved.

Die Plasmid-DNA von pUC-PSE1 wurde zudem mit KpnI/XbaI gespalten und das erhaltene ~900 bp-Fragment in die KpnI/XbaI-Restriktionsstelle des dephosphorylierten Hefe-E. coli-Shuttlevektors pYES2 ligiert, wobei pY2PSE1 erhalten wurde. Nach der Transformation von E. coli und DNA-Minipräparation aus den Transformaten wurde die Orientierung des DNA-Fragments im Vektor durch HindIII- Spaltung überprüft. Ein Klon wurde für die DNA-Maxipräparation mit dem Nucleobond® AX 500 Plasmid-DNA-Extraktionskit (Macherey- Nagel, Düringen) gezüchtet. The plasmid DNA from pUC-PSE1 was also digested with KpnI / XbaI and the obtained ~ 900 bp fragment into the KpnI / XbaI restriction site of dephosphorylated yeast E. coli shuttle vector pYES2 ligated to give pY2PSE1. After the transformation of E. coli and DNA minipreparation from the transformates the orientation of the DNA fragment in the vector by HindIII Cleavage checked. A clone was used for DNA maxi preparation with the Nucleobond® AX 500 plasmid DNA extraction kit (Macherey- Nagel, Düringen).

Saccharomyces INVSc1 wurde mit pY2PSE1 und pYES2 mittels eines modifizierten PEG/Lithiumacetat-Protokolls transformiert (Ausubel et al., 1995). Nach der Selektion auf CMdum-Agarplatten mit 2% Glucose wurden vier pY2PSE11-Transformanten (pY2PSE1a-d) und eine pYES2-Transformante zur weiteren Züchtung und funktionellen Expression ausgewählt. Saccharomyces INVSc1 was analyzed with pY2PSE1 and pYES2 using a modified PEG / lithium acetate protocol transformed (Ausubel et al., 1995). After selection on CMdum agar plates with 2% Four pY2PSE11 transformants (pY2PSE1a-d) and glucose were a pYES2 transformant for further breeding and functional Expression selected.

Funktionelle Expression einer Elongaseaktivität in HefeFunctional expression of elongase activity in yeast Vorkulturpreculture

20 ml CMdum-Flüssigmedium mit 2% (Gew./Vol.) Raffinose wurden mit den transgenen Hefeklonen (pY2PSE1a-d, pYES2) angeimpft und 3 T bei 30°C, 200 rpm gezüchtet, bis eine optische Dichte bei 600 nm (OD600) von 1,5-2 erreicht war. 20 ml of CMdum liquid medium with 2% (w / v) raffinose were inoculated with the transgenic yeast clones (pY2PSE1a-d, pYES2) and grown for 3 T at 30 ° C, 200 rpm until an optical density at 600 nm (OD 600 ) was reached by 1.5-2.

Hauptkulturmain Culture

Für die Expression wurden 20 ml CMdum-Flüssigmedium mit 2% Raffinose und 1% (Vol./Vol.) Tergitol NP-40 mit γ-Linolsäure (γ-18:3) auf eine Endkonzentration von 0,003% (Gew./Vol.) angereichert. Die Medien wurden mit den Vorkulturen auf eine OD600 von 0,05 angeimpft. Die Expression wurde bei einer OD600 von 0,2 mit 2% (Gew./Vol.) Galaktose für 16 Std. induziert, wonach die Kulturen eine OD600 von 0,8-1,2 erreicht hatten. For expression, 20 ml of CMdum liquid medium with 2% raffinose and 1% (v / v) Tergitol NP-40 with γ-linoleic acid (γ-18: 3) were mixed to a final concentration of 0.003% (w / v. ) enriched. The media were inoculated with the precultures to an OD 600 of 0.05. Expression was induced at an OD 600 of 0.2 with 2% (w / v) galactose for 16 h after which the cultures had reached an OD 600 of 0.8-1.2.

Fettsäureanalysefatty acid analysis

Die Gesamt-Fettsäuren wurden aus Hefekulturen extrahiert und mittels Gaschromatographie analysiert. Davon wurden Zellen von 5 ml Kultur mittels Zentrifugation (1000 × g, 10 min. 4°C) geerntet und einmal mit 100 mM NaHCO3, pH 8,0, gewaschen, um restliches Medium und Fettsäuren zu entfernen. Zur Herstellung des Fettsäuremethylester (FAMES) wurden die Zellsedimente mit 1 M methanolischer H2SO4 und 2% (Vol./Vol.) Dimethoxypropan für 1 Std. bei 80°C behandelt. Die FAMES wurden zweimal mit 2 ml Petrolether extrahiert, einmal mit 100 mM NaHCO3, pH 8,0, und einmal mit destilliertem Wasser gewaschen und mit Na2SO4 getrocknet. Das organische Lösungsmittel wurde unter einem Argonstrom verdampft, und die FAMES wurden in 50 αl Petrolether gelöst. Die Proben wurden auf einer ZEBRON-ZB-Wax-Kapillarsäule (30 m, 0,32 mm, 0,25 αm; Phenomenex) in einem Hewlett Packard-6850-Gaschromatograph mit einem Flammenionisationsdetektor aufgetrennt. Die Ofentemperatur wurde von 70°C (1 min halten) bis 200°C mit einer Rate von 20°C/min. dann auf 250°C (5 min halten) mit einer Rate von 5°C/min und schließlich auf 260°C mit einer Rate von 5°C/min programmiert. Stickstoff wurde als Trägergas verwendet (4,5 ml/min bei 70°C). Die Fettsäuren wurden durch Vergleich mit Retentionszeiten von FAME-Standards (SIGMA) identifiziert. The total fatty acids were extracted from yeast cultures and analyzed by gas chromatography. Cells from 5 ml of culture were harvested by centrifugation (1000 × g, 10 min. 4 ° C.) and washed once with 100 mM NaHCO 3 , pH 8.0, to remove residual medium and fatty acids. To produce the fatty acid methyl ester (FAMES), the cell sediments were treated with 1 M methanolic H 2 SO 4 and 2% (v / v) dimethoxypropane at 80 ° C. for 1 hour. The FAMES were extracted twice with 2 ml of petroleum ether, once with 100 mM NaHCO 3 , pH 8.0 and once with distilled water and dried with Na 2 SO 4 . The organic solvent was evaporated under a stream of argon and the FAMES were dissolved in 50 µl petroleum ether. The samples were separated on a ZEBRON-ZB-Wax capillary column (30 m, 0.32 mm, 0.25 αm; Phenomenex) in a Hewlett Packard 6850 gas chromatograph with a flame ionization detector. The oven temperature was from 70 ° C (hold 1 min) to 200 ° C at a rate of 20 ° C / min. then programmed to 250 ° C (hold 5 min) at a rate of 5 ° C / min and finally to 260 ° C at a rate of 5 ° C / min. Nitrogen was used as the carrier gas (4.5 ml / min at 70 ° C). The fatty acids were identified by comparison with retention times of FAME standards (SIGMA).

Expressionsanalyseexpression analysis

Die Fettsäuremuster von fünf transgenen Hefestämmen in Mol.-% sind in Tabelle I gezeigt. The fatty acid patterns of five transgenic yeast strains in mol% are shown in Table I.

Die Verhältnisse der zugegebenen und aufgenommenen γ-Linolensäure sind durch fettgedruckte Zahlen hervorgehoben, die der elongierten Produkte durch rote Zahlen und die der elongierten γ-Linolensäure durch fettgefruckte Zahlen (letzte Zeile). Die GC-Analyse von FAMES, die aus Gesamt-Lipiden der mit pYES2 (i/Kontrolle) und pY2PSE1 transformierten Hefen ist in Fig. 1 gezeigt. Für die Analyse wurden die transgenen Hefen in Anwesenheit von γ-18:3 gezüchtet. The ratios of the γ-linolenic acid added and taken up are highlighted by numbers in bold, those of the elongated products by red numbers and that of the elongated γ-linolenic acid by numbers in bold (last line). The GC analysis of FAMES, which consists of total lipids of the yeasts transformed with pYES2 (i / control) and pY2PSE1, is shown in FIG. 1. For the analysis, the transgenic yeasts were grown in the presence of γ-18: 3.

Die Ergebnisse zeigen, dass γ-18:3 in großen Mengen in alle transgenen Hefen eingebaut worden ist. Alle vier transgenen Hefeklone, die mit pY2PSE1 transformiert wurden, zeigen einen zusätzlichen Peak im Gaschromatogramm, der durch Vergleich der Retentionszeiten als 20:3Δ 8,11,14 identifiziert wurde. Eine Gaschromatographie/Massenspektroskopie kann zusätzliche Unterstützung zur Bestätigung dieser Identität liefern. The results show that γ-18: 3 has been incorporated in large amounts in all transgenic yeasts. All four transgenic yeast clones that were transformed with pY2PSE1 show an additional peak in the gas chromatogram, which was identified by comparison of the retention times as 20: 3 Δ 8, 11, 14 . Gas chromatography / mass spectroscopy can provide additional support to confirm this identity.

Die identifizierten Produkte zeigten, dass die Nukleotidsequenz von PiPSE1 eine Δ6-selektive Fettsäure-Elongase aus dem Moos Physcomitrella patens kodiert, die zur Bildung neuer Fettsäuren in transgenen Hefen führt. The identified products showed that the nucleotide sequence of PiPSE1 encodes a Δ 6 -selective fatty acid elongase from the moss Physcomitrella patens, which leads to the formation of new fatty acids in transgenic yeasts.

Weitere Fütterungsexperimente mit verschiedenen anderen Fettsäuren (z. B. Linolsäure (18:2Δ 9,12?), Stearidonsäure (18:4Δ 6,9,12,15)) können zur detaillierteren Bestätigung der Substratselektivität dieser Elongase durchgeführt werden. Further feeding experiments with various other fatty acids (e.g. linoleic acid (18: 2 Δ 9.12? ), Stearidonic acid (18: 4 Δ 6,9,12,15 )) can be carried out to confirm the substrate selectivity of these elongases in more detail.

Beispiel 14Example 14 Reinigung des gewünschten Produktes aus transformierten Organismen allgemeinCleaning the desired product transformed organisms in general

Die Gewinnung des gewünschten Produktes aus Pflanzenmaterial oder Pilzen, Algen, Ciliaten, tierischen Zellen oder aus dem Überstand der vorstehend beschriebenen Kulturen kann durch verschiedene, im Fachgebiet bekannte Verfahren erfolgen. Wird das gewünschte Produkt nicht aus den Zellen sezerniert, können die Zellen aus der Kultur durch langsame Zentrifugation geerntet werden, die Zellen können durch Standardtechniken, wie mechanische Kraft oder Ultraschallbehandlung, lysiert werden. Organe von Pflanzen können mechanisch von anderem Gewebe oder anderen Organen getrennt werden. Nach der Homogenisation werden die Zelltrümmer durch Zentrifugation entfernt, und die Überstandsfraktion, welche die löslichen Proteine enthält, wird zur weiteren Reinigung der gewünschten Verbindung aufbewahrt. Wird das Produkt aus gewünschten Zellen sezerniert, werden die Zellen durch langsame Zentrifugation aus der Kultur entfernt, und die Überstandsfraktion wird zur weiteren Reinigung aufbewahrt. Obtaining the desired product from plant material or Mushrooms, algae, ciliates, animal cells or from the supernatant of the cultures described above can be procedures known in the art. Will be the one you want Product not secreted from the cells, the cells can the culture is harvested by slow centrifugation, the Cells can be made using standard techniques such as mechanical force or Ultrasound treatment to be lysed. Organs of plants can mechanically separated from other tissues or other organs become. After homogenization, the cell debris are removed Centrifugation removed, and the supernatant fraction, which which contains soluble proteins is used for further purification of the desired connection. The product is made desired cells are secreted, the cells are slow Centrifugation removed from the culture, and the The supernatant fraction is kept for further purification.

Die Überstandsfraktion aus jedem Reinigungsverfahren wird einer Chromatographie mit einem geeigneten Harz unterworfen, wobei das gewünschte Molekül entweder auf dem Chromatographieharz zurückgehalten wird, viele Verunreinigungen in der Probe jedoch nicht, oder die Verunreinigungen auf dem Harz zurückbleiben, die Probe hingegen nicht. Diese Chromatographieschritte können wenn nötig wiederholt werden, wobei die gleichen oder andere Chromatographieharze verwendet werden. Der Fachmann ist in der Auswahl geeigneter Chromatographieharze und ihrer wirksamsten Anwendung für ein bestimmtes zu reinigendes Molekül bewandert. Das gereinigte Produkt kann durch Filtration oder Ultrafiltration konzentriert und bei einer Temperatur aufbewahrt werden, bei der die Stabilität des Produktes maximal ist. The supernatant fraction from each cleaning procedure becomes one Chromatography with a suitable resin, which desired molecule either on the chromatography resin is retained, but not many impurities in the sample, or the impurities remain on the resin, the sample however not. These chromatography steps can be done if necessary be repeated, the same or different Chromatography resins are used. The expert is in the Selection of suitable chromatography resins and their most effective Application for a specific molecule to be purified. The purified product can be by filtration or ultrafiltration concentrated and kept at a temperature at which is the maximum stability of the product.

Im Fachgebiet ist ein breites Spektrum an Reinigungsverfahren bekannt, und das vorstehende Reinigungsverfahren soll nicht beschränkend sein. Diese Reinigungsverfahren sind zum Beispiel beschrieben in Bailey, J. E., & Ollis, D. F., Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw-Hill: New York (1986). There is a wide range of cleaning processes in the field known, and the above cleaning process should not be restrictive. These cleaning procedures are for Example described in Bailey, J.E., & Ollis, D.F., Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw-Hill: New York (1986).

Die Identität und Reinheit der isolierten Verbindungen kann durch Standardtechniken des Fachgebiets bestimmt werden. Dazu gehören Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC), spektroskopische Verfahren, Färbeverfahren, Dünnschichtchromatographie, NIRS, Enzymtest oder mikrobiologisch. Eine Übersicht über diese Analyseverfahren siehe in: Patek et al. (1994) Appl. Environ. Microbiol. 60: 133-140; Malakhova et al. (1996) Biotekhnologiya 11: 27-32; und Schmidt et al. (1998) Bioprocess Engineer. 19: 67-70. Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996) Bd. A27, VCH: Weinheim, S. 89-90, S. 521-540, S. 540-547, S. 559-566, 575-581 und S. 581-587; Michal, G (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley and Sons; Fallon, A., et al. (1987) Applications of HPLC in Biochemistry in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Bd. 17. The identity and purity of the isolated compounds can be determined by standard techniques of the field. To include high performance liquid chromatography (HPLC), spectroscopic methods, staining methods, Thin layer chromatography, NIRS, enzyme test or microbiological. An overview about these analysis methods see in: Patek et al. (1994) Appl. Environ. Microbiol. 60: 133-140; Malakhova et al. (1996) Biotekhnologiya 11: 27-32; and Schmidt et al. (1998) Bioprocess Engineer. 19: 67-70. Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1996) Vol. A27, VCH: Weinheim, pp. 89-90, pp. 521-540, pp. 540-547, Pp. 559-566, 575-581 and pp. 581-587; Michal, G (1999) Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology, John Wiley and Sons; Fallon, A., et al. (1987) Applications of HPLC in Biochemistry in: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Vol. 17.

Äquivalenteequivalent

Der Fachmann erkennt oder kann viele Äquivalente der hier beschriebenen erfindungsgemäßen spezifischen Ausführungsformen feststellen, indem er lediglich Routineexperimente verwendet. Diese Äquivalente sollen von den Patentansprüchen umfasst sein. SEQUENZPROTOKOLL





Those skilled in the art will recognize or be able to determine many equivalents of the specific embodiments of the invention described herein by using only routine experiments. These equivalents are intended to be encompassed by the claims. SEQUENCE LISTING





Claims (21)

1. Isolierte Nukleinsäure, die für ein Polypeptid kodiert, das C16- oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in der Fettsäure um mindestens zwei Kohlenstoffatome verlängert, wobei die Fettsäuren C18:3 Δ 5t,9,12, C20:3 Δ 8,11,14, C20:4 Δ 5,8,11,14 und C20:5 Δ 8,11,14,17 nicht verlängert werden. 1. Isolated nucleic acid which codes for a polypeptide which extends C 16 or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid by at least two carbon atoms, the fatty acids C 18: 3 Δ 5t, 9.12 , C 20: 3 Δ 8,11,14 , C 20: 4 Δ 5,8,11,14 and C 20: 5 Δ 8,11,14,17 cannot be extended. 2. Isolierte Nukleinsäure, umfassend eine Nukleotidsequenz, die ein Polypeptid kodiert, das C16- oder C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül verlängert, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus a) einer in SEQ ID NO: 1 dargestellten Nukleinsäuresequenz, b) einer Nukleinsäuresequenz, die sich gemäß dem degenerierten genetischen Code von der in SEQ ID NO: 2 dargestellten Sequenz ableitet, c) Derivate der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Sequenz, die Polypeptide mit mindestens 50% Homologie zu der Sequenz kodiert, die die Aminosäuresequenzen in SEQ ID NO: 2 kodiert, wobei die Sequenz als C16- oder C18-Elongase wirkt. 2. Isolated nucleic acid, comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide which extends C 16 or C 18 fatty acids with at least two double bonds in the fatty acid molecule, selected from the group consisting of a) a nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, b) a nucleic acid sequence which is derived from the sequence shown in SEQ ID NO: 2 in accordance with the degenerate genetic code, c) Derivatives of the sequence shown in SEQ ID NO: 1, which encodes polypeptides with at least 50% homology to the sequence which encodes the amino acid sequences in SEQ ID NO: 2, the sequence acting as a C 16 or C 18 elongase. 3. Isolierte Nukleinsäuresequenz nach Anspruch 2, wobei die Sequenz von einem Oomyzet stammt. 3. The isolated nucleic acid sequence according to claim 2, wherein the Sequence comes from an oomycete. 4. Isolierte Nukleinsäuresequenz nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Sequenz von der Gattung Phytophhthora stammt. 4. Isolated nucleic acid sequence according to claim 2 or Claim 3, wherein the sequence is of the genus Phytophhthora comes. 5. Aminosäuresequenz, die von einer isolierten Nukleinsäuresequenz nach einem der Ansprüche 2 bis 4 stammt. 5. Amino acid sequence isolated from an Nucleic acid sequence according to one of claims 2 to 4. 6. Genkonstrukt, umfassend eine isolierte Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nukleinsäure funktionsfähig mit einem oder mehreren Regulationssignalen verbunden ist. 6. Gene construct comprising an isolated nucleic acid one of claims 1 to 4, wherein the nucleic acid functional with one or more regulation signals connected is. 7. Genkonstrukt nach Anspruch 6, dessen Genexpression durch die Regulationssignale verstärkt wird. 7. gene construct according to claim 6, the gene expression by the regulatory signals are amplified. 8. Vektor, umfassend eine Nukleinsäure nach Anspruch 2 oder ein Genkonstrukt nach Anspruch 6. 8. Vector comprising a nucleic acid according to claim 2 or a gene construct according to claim 6. 9. Organismus, umfassend mindestens eine Nukleinsäure nach Anspruch 2, ein Genkonstrukt nach Anspruch 6 oder einen Vektor nach Anspruch 8. 9. organism comprising at least one nucleic acid after Claim 2, a gene construct according to claim 6 or one The vector of claim 8. 10. Organismus nach Anspruch 9, wobei der Organismus ein Mikroorganismus, ein nicht-humanes Tier oder eine Pflanze ist. 10. The organism of claim 9, wherein the organism Microorganism, a non-human animal or a plant. 11. Organismus nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Organismus eine transgene Pflanze ist. 11. The organism of claim 9 or 10, wherein the organism is a transgenic plant. 12. Verfahren zur Herstellung von PUFAs, wobei das Verfahren das Züchten eines Organismus umfasst, der eine Nukleinsäure nach Anspruch 2, ein Genkonstrukt nach Anspruch 6 oder einen Vektor nach Anspruch 8 umfasst, kodierend ein Polypeptid, das C18-Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül um mindestens zwei Kohlenstoffatome unter Bedingungen verlängert, unter denen PUFAs in dem Organismus gebildet werden. 12. A method for producing PUFAs, the method comprising growing an organism comprising a nucleic acid according to claim 2, a gene construct according to claim 6 or a vector according to claim 8, encoding a polypeptide containing C 18 fatty acids with at least two double bonds extended in the fatty acid molecule by at least two carbon atoms under conditions under which PUFAs are formed in the organism. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die durch das Verfahren hergestellten PUFAs C20- oder C22-Fettsäuremoleküle mit mindestens zwei Doppelbindungen im Fettsäuremolekül sind. 13. The method according to claim 12, wherein the PUFAs produced by the method are C 20 or C 22 fatty acid molecules with at least two double bonds in the fatty acid molecule. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die C20- oder C22 -Fettsäuremoleküle aus dem Organismus in Form eines Öls, Lipids oder einer freien Fettsäure isoliert werden. 14. The method according to claim 13, wherein the C 20 or C 22 fatty acid molecules are isolated from the organism in the form of an oil, lipid or a free fatty acid. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Organismus ein Mikroorganismus, ein Tier oder eine Pflanze ist. 15. The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the Organism a microorganism, an animal or a plant is. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Organismus eine transgene Pflanze ist. 16. The method according to any one of claims 12 to 15, wherein the Organism is a transgenic plant. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die C18-Fettsäure eine Fettsäure mit drei Doppelbindungen im Molekül ist. 17. The method according to any one of claims 12 to 16, wherein the C 18 fatty acid is a fatty acid with three double bonds in the molecule. 18. Öl, Lipide oder Fettsäuren oder eine Fraktion davon, hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17. 18. oil, lipids or fatty acids or a fraction thereof, produced by the method according to one of claims 12 until 17th 19. Öl-, Lipid- oder Fettsäurezusammensetzung, die PUFAs umfasst und von transgenen Pflanzen stammt. 19. Oil, lipid or fatty acid composition comprising PUFAs and comes from transgenic plants. 20. Öl-, Lipid- oder Fettsäurezusammensetzung nach Anspruch 19, wobei die PUFAs von transgenen Pflanzen stammen, welche eine Nukleotidsequenz nach Anspruch 2 umfassen. 20. oil, lipid or fatty acid composition according to claim 19, the PUFAs originating from transgenic plants which have a The nucleotide sequence of claim 2. 21. Verwendung der Öl-, Lipid- oder Fettsäurezusammensetzung in Futter, Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika. 21. Use of the oil, lipid or fatty acid composition in feed, food, cosmetics or pharmaceuticals.
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