BG51160A3 - METHOD FOR OBTAINING RIBOSOMES - Google Patents
METHOD FOR OBTAINING RIBOSOMESInfo
- Publication number
- BG51160A3 BG51160A3 BG092238A BG9223890A BG51160A3 BG 51160 A3 BG51160 A3 BG 51160A3 BG 092238 A BG092238 A BG 092238A BG 9223890 A BG9223890 A BG 9223890A BG 51160 A3 BG51160 A3 BG 51160A3
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- rna
- ribosomes
- target rna
- sequence
- cat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
Методът е приложим в генноинженерните лаборатории за получаване на рибозоми, необходими за създаване на средства за лечение на вирусни заболявания по растения, животни и хора. Отличава се с висока ефективност и възпроизводимост. Представлява комбинация от генноинженерни операции, предвиждащи включване в цялостната нуклеотидна структура на хибридизационна област, съдържаща едно или повече разклонения, формирани от едноверижна рнк, комплементарна на най-малко част от мишенна рнк, асоциирането й с каталитична област, способна да разгражда мишенната рнк, след което структурата се подлага на стабилизиране. 4 претенции, 17 фигуриThe method is applicable in genetic engineering laboratories for obtaining ribosomes, necessary for creating means for the treatment of viral diseases in plants, animals and humans. It is characterized by high efficiency and reproducibility. It represents a combination of genetic engineering operations providing for the inclusion in the overall nucleotide structure of a hybridization region containing one or more branches formed by a single-stranded RNA complementary to at least part of a target RNA, its association with a catalytic region capable of degrading the target RNA, after which the structure undergoes stabilization. 4 claims, 17 figures
Description
(54) МЕТОД ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА РИБОЗОМИ(54) METHOD FOR OBTAINING RIBOSOMES
Изобретението се отнася до метод за получаване на рибозоми, имащи високо специфична ендорибонуклеазна активност за нуждите на генното инженерство.The invention relates to a method for producing ribosomes having highly specific endoribonuclease activity for the needs of genetic engineering.
Известно е, че в природата съществуват рибозоми, например във вируса на слънчевата мозайка по авокадото (А5ВУ), сателитните рибонуклеинови киселини на вируса на тютюневата мозайка (зТовКУ) и вируса на временната ивичестост по люцерната (зЬТУ).Ribosomes are known to exist in nature, for example in avocado solar mosaic virus (A5VU), tobacco mosaic virus satellite ribonucleic acids (TMBV) and alfalfa temporal stripe virus (ALSV).
Техен недостатък е, че макар и да могат да бъдат получени наготово, те претърпяват самокатализиращо се разграждане, което представлява съществена и уникална част от жизнения им цикъл. Реакциите на самокатализиращо се разграждане на РНК се дължат на общоизвестния факт за влиянието на бивалентните метални йони и неутрално или високо рН, и като резултат се получава РНК с край, имащ 5’-хид» роксил и 2’, 3’ циклични фосфатни групи /1/. Реакциите на саморазграждане се катализират от самите рибонуклеинови киселини, вероятно като резултат от конформационното привличане на реактивните групи в тясна близост. Сайтовете на самокатализираното разграждане в природно изолирани РНК-и са локализирани в тясно специфични области на вторичната структура на РНК /2/. Рибозомите, които се намират в природата в Тетрахимена термофолия (известни като 1У8, или Ь-19 1У8 РНК) и които са подробно описани в /3/, имат единадесет базисен активен сайт, който се хибридизира с мишенната последователност на РНК, подлежаща понататък на разграждане, изискващо свободен гуанозин или гуанозинови деривати. Фрагментите, които се получават след разграждането, съдържат 5’- краен фосфат и 3’ - крайни хидроксилни групи. Лимитираното количество нуклеотиди, способни на хибридизация с РНК субстрат, определя ефективността или производителността на Сеч ендорибонуклеазата като цяло, олигонуклеотидите, съдържащи по-малко от 12 нуклеотида хирбидизират лошо мишенната последователност. Установява се също, че известно количество от нуклеотидите в активния сайт на Сеч ендорибонуклеазата следва да бъде запазена е оглед ефективността на ендорибонуклеазната активност. Това ограничава числото на премутациите на активните сайт последователности, които могат да бъдат конструирани за ефективна хибридизация с мишенната последователност, поради което рестрикцията иа областта от РНК мишенна последова5 телност е подходяща за разграждане със Сеч ендорибонуклеаза. Сеч рибонуклеазата също така модифицира ДНК чрез добавяне на свободен гуанозин нуклеотид към 5’-края на разградената РНК.Their disadvantage is that, although they can be obtained ready-made, they undergo self-catalyzed degradation, which is an essential and unique part of their life cycle. The self-catalyzed degradation reactions of RNA are due to the well-known fact of the influence of divalent metal ions and neutral or high pH, and as a result, RNA is obtained with a terminus having a 5'-hydroxyl and 2', 3' cyclic phosphate groups /1/. The self-degradation reactions are catalyzed by the ribonucleic acids themselves, probably as a result of the conformational attraction of the reactive groups in close proximity. The sites of self-catalyzed degradation in naturally isolated RNAs are localized in narrowly specific regions of the RNA secondary structure /2/. The ribosomes found in nature in Tetrahymena thermofolia (known as 1Y8 or L-19 1Y8 RNA) and which have been described in detail in /3/, have an eleven base active site that hybridizes to the target RNA sequence, subject to further degradation, requiring free guanosine or guanosine derivatives. The fragments obtained after degradation contain 5'-terminal phosphate and 3'-terminal hydroxyl groups. The limited number of nucleotides capable of hybridization to the RNA substrate determines the efficiency or productivity of the Sech endoribonuclease in general, oligonucleotides containing less than 12 nucleotides hybridizing poorly to the target sequence. It has also been found that a certain number of nucleotides in the active site of the Sech endoribonuclease must be preserved for the efficiency of the endoribonuclease activity. This limits the number of active site sequence permutations that can be designed to efficiently hybridize to the target sequence, making the restriction site region of the RNA target sequence suitable for digestion with Sech endoribonuclease. Sech ribonuclease also modifies DNA by adding a free guanosine nucleotide to the 5'-end of the digested RNA.
Задачата на изобретението е да се създаде метод за получаване на рибозоми, имащи високоспецифична ендорибонуклеазна активност, който да е високоефективен и възпроизводим и чрез който да се избегне самокатализиращото разпа15 дане на природните продукти.The object of the invention is to create a method for producing ribosomes having highly specific endoribonuclease activity, which is highly efficient and reproducible and which avoids the self-catalytic decomposition of natural products.
Тази задача се решава чрез конструиране на рибозоми от кореспондираща ДНК последователност (ДНК, която при транскрибцията произвежда рибозома, синтезирана съгласно извес20 тните методи за синтез на ДНК реч зе /10/), свързана към РНК полимеразен промотор, като напр. промотор за Т7 РНК полимераза, Р6РНК полимераза или...РНК полимераза. ДНК последователност, кореспондираща на рибозомите съгласно изобретението, може да бъде свързана в ДНК трансфериращ вектор, такъв като плазмид или бактернофагна ДНК. Тогава, когато трансфериращият вектор съдържа РНК полимеразен промотор, свързан с ДНК, кореспондираща на рибозомите,обикновено рибозомата се получава посредством инкубация с РНК полимераза. Поради това рибозомите могат да бъдат продуцирани ин витро чрез инкубация на РНК полимераза с РНК полимера35 зей промотор, свързан с ДНК, кореспондираща на рибозомата, в случая рибонуклеотидите. И и виво, прокариотичните или еукариотичните клетки (включително клетки на бозайници или растения), могат да бъдат трансферирани с под40 ходящ трансфериращ вектор, съдържащ генетичен материал, кореспондиращ на рибозомите съгласно изобретението, който да е свързан с РНК полимеразен промотор така, че рибозомата да бъде транскрибирана в клетката на гос45 топриемника. В случая трансфериращият вектор може да бъде бактериален плазмид или вирусна РНК или ДНК. Нуклеотидните последователности, кореспондиращи на рибозомите са подведени под контрола на силни промотори, като напр. 1ас, 8У40 1а1е, 8У40 еагу, метионин или промотори. Рибозомите могат да бъдат директно транскрибирани ин виво от трансфер вектора или обратно - могат да бъдат транскрибирани като част от една по-дълга молекула РНК. Така ДНК, кореспондираща на рибозомна последователност, може да бъде свързана към 3’ края на носещия ген, напр. след транслационния стоп сигнал. По-големи РНК молекули могат да подпомогнат стабилизирането на рибозомните молекули срещу нуклеазното усвояване вътре в клетките. При транскрибцията носещият ген може да доведе до протеин, чието присъствие да може да бъде директно установявано, напр. чрез ензимна реакция. Така например носещият ген може да кодира ензим.This problem is solved by constructing ribosomes from a corresponding DNA sequence (DNA which, upon transcription, produces a ribosome, synthesized according to known methods for DNA synthesis [10]), linked to an RNA polymerase promoter, such as, for example, a promoter for T7 RNA polymerase, P6 RNA polymerase or... RNA polymerase. A DNA sequence corresponding to the ribosomes according to the invention can be linked into a DNA transfer vector, such as a plasmid or bacteriophage DNA. When the transfer vector contains an RNA polymerase promoter linked to DNA corresponding to the ribosomes, the ribosome is usually obtained by incubation with RNA polymerase. Therefore, ribosomes can be produced in vitro by incubation of RNA polymerase with the RNA polymerase promoter linked to DNA corresponding to the ribosome, in this case ribonucleotides. In vivo, prokaryotic or eukaryotic cells (including mammalian or plant cells) can be transfected with a suitable transfer vector containing genetic material corresponding to the ribosomes of the invention, which is linked to an RNA polymerase promoter such that the ribosome is transcribed in the host cell. In this case, the transfer vector can be a bacterial plasmid or viral RNA or DNA. The nucleotide sequences corresponding to the ribosomes are placed under the control of strong promoters, such as lac, sU40 lac, sU40 eagu, methionine or promoters. The ribosomes can be directly transcribed in vivo from the transfer vector or conversely - they can be transcribed as part of a longer RNA molecule. Thus, DNA corresponding to a ribosomal sequence can be linked to the 3' end of the carrier gene, e.g. after the translational stop signal. Larger RNA molecules can help stabilize ribosomal molecules against nuclease digestion inside cells. Upon transcription, the carrier gene can lead to a protein whose presence can be directly detected, e.g. by an enzymatic reaction. For example, the carrier gene can encode an enzyme.
Съгласно изобретението възможно е също да се създаде и ДНК трансфериращ вектор, който съдържа ДНК последователност, кореспондираща на рибозома, свързана с промотор за обезпечаване транскрибцията на рибозомата. За получаване на рибозомите, два синтетични олигонуклеотида от комплементарни последователности, създадени по известен начин /4/, се хибридизират заедно ,като един от олигонуклеотидите кодира желаната рибозома. Респективните краища иа хибридизираните олигонуклеотиди кореспондират на различни рестрикционни ензимни сайтове, наречени ЕсоК.1 при единия край и РзП при другия край. След разграждане с подходящи рестрикционни ензими (ЕсоК1 и РзП в горния пример), двойноверижният ДНК фрагмент може да бъде клониран в трансфериращ вектор. Там, където плазмидиият вектор съдържа РНК полимеразен промотор след ДНК последователността, кореспондираща на рибозомите от изобретението, РНК транскрибторите, кореспондиращите на рибозомите, могат да бъдат създадени както ин виво, така и ин витро. Когато рибозомата е създадена от две половинки, носени от чифт бази между комплементарните нуклеотиди, всяка от рибозомите може да бъде продуцирана съгласно горните похвати, а половинките - инкубирани заедно, за да формират рибозомите.According to the invention, it is also possible to create a DNA transfer vector which contains a DNA sequence corresponding to a ribosome linked to a promoter to ensure transcription of the ribosome. To obtain the ribosomes, two synthetic oligonucleotides of complementary sequences, created in a known manner /4/, are hybridized together, one of the oligonucleotides encoding the desired ribosome. The respective ends of the hybridized oligonucleotides correspond to different restriction enzyme sites, called EcoK.1 at one end and P3P at the other end. After digestion with appropriate restriction enzymes (EcoK1 and P3P in the above example), the double-stranded DNA fragment can be cloned into a transfer vector. Where the plasmid vector contains an RNA polymerase promoter following the DNA sequence corresponding to the ribosomes of the invention, the RNA transcripts corresponding to the ribosomes can be generated both in vivo and in vitro. Where the ribosome is generated from two halves carried by a base pair between complementary nucleotides, each of the ribosomes can be produced according to the above techniques, and the halves incubated together to form the ribosomes.
В случая за предпочитане е рибозомите да притежават хибридизационна област, включваща едно или повече рамена, формирани от едноверижна РНК и имаща последователност, комплементарна на най-малко една част от мишенната РНК. Тези едно или повече рамена са асоциирани с каталитична област, способна да разгради същата тази машина РНК. Там, където хибридизационната област включва едно рамо, то съдържа най-малко 9 нуклеотида, а където хибридизационната област включва 2 или повече рамена от РНК, сумата от нуклеотидите е повече от 9.In this case, it is preferable that the ribosomes have a hybridization region comprising one or more arms formed by single-stranded RNA and having a sequence complementary to at least a portion of the target RNA. These one or more arms are associated with a catalytic region capable of degrading the same RNA machinery. Where the hybridization region comprises one arm, it comprises at least 9 nucleotides, and where the hybridization region comprises 2 or more arms of RNA, the sum of the nucleotides is greater than 9.
Според един от вариантите на изобретението, получените рибозоми имат формулата:According to one embodiment of the invention, the resulting ribosomes have the formula:
3’ 5 ’ / X /„ X х / х /ж /I/ А С /I/3' 5 ' / X /„ X x / x / g /I/ A C /I/
А С & 1А С /II/A C & 1 A C /II/
С · & в· АC · & c· A
5* 3* в която X е който и да е рибонуклеотид и всеки X остатък може да бъде същия или различен; сумата от η и η е по-голяма от 6 и η и η може да бъде същата или различна; знакът / + / представлява двойки чифтове между комплементарните рибонухлеотиди; X и X са олигонуклеотидите от комплементарни последователности по продължение най-малко на част от нейната дължина, за да позволят образуването на двойките бази между олигонуклеотидите? или X и X заедно формират едноверижна ДНК последователност, като най-малко част от тази последователност включва ствола, формиран от двойките бази между комплементарните нуклеотиди; необезателно е, но е възможно, във формула /1/ след 1а да бъде вмъкнат един нуклеотид, селекциониран от един от А,С,С или и.5* 3* in which X is any ribonucleotide and each X residue may be the same or different; the sum of η and η is greater than 6 and η and η may be the same or different; the sign / + / represents pairs of pairs between complementary ribonucleotides; X and X are oligonucleotides of complementary sequences along at least a portion of its length to allow the formation of base pairs between the oligonucleotides? or X and X together form a single-stranded DNA sequence, at least a portion of this sequence including the stem formed by the base pairs between the complementary nucleotides; it is optional, but possible, in formula /1/ after 1a to insert a nucleotide selected from one of A, C, C or and.
Областта /I/ от формула /1/ представя рамената или фланкиращите последователности на рибозомата, които се хибридизират със съответните порции от мишенната последователност. Рамената могат да хибридизират по продължение на цялата дължина от мишенната последователност или част от нея. Такава каталитнчна област във формула /1/ се изобразява като област /II/. Каталитичната област може да съдържа един или повече допълнителни нуклеотида, които не влияят неблагоприятно на каталитичната активност. Каталитичната област може също да формира част от хибридизационната област.Region /I/ of formula /1/ represents the arms or flanking sequences of the ribosome that hybridize to the corresponding portions of the target sequence. The arms may hybridize along the entire length of the target sequence or a portion thereof. Such a catalytic region in formula /1/ is depicted as region /II/. The catalytic region may contain one or more additional nucleotides that do not adversely affect catalytic activity. The catalytic region may also form part of the hybridization region.
Олигонуклеотидите X’ и X могат да включват до 5 000 или повече нуклеотида.Oligonucleotides X' and X can include up to 5,000 or more nucleotides.
Един друг специфичен вариант на изобретението се илюстрира с формула на рибозома, която има вида:Another specific embodiment of the invention is illustrated by a ribosome formula having the form:
нуклеотид и всеки X остатък може да бъде съ- 15 щия или различен; знакът / + / представя двойките бази между комплементарните рибонуклеотиди; η и п’ са същите, определени по формула /1/; м и м’ са един или повече или могат да бъдат еднакви или различни; В представя 20 връзката, двойката бази, рибонуклеотида или олигонуклеотид, съдържащ най-малко 2 рибонуклеотида; след 1а би могло да бъде включен един допълнителен нуклеотид, селекциониран от който и да е от А,О,С или и, във формула 25 /2/.nucleotide and each X residue may be the same or different; the sign / + / represents the base pairs between complementary ribonucleotides; η and n' are the same as defined in formula /1/; m and m' are one or more or may be the same or different; B represents the 20 bond, base pair, ribonucleotide or oligonucleotide containing at least 2 ribonucleotides; after 1a, one additional nucleotide selected from any of A, O, C or u, in formula 25 /2/ could be included.
Рибозомите съгласно изобретението разглеждат мишенна последователност от РНК, която съдържа последователността ΧθυΥ, в която Х° е който и да е рибонуклеотид, и е урацил и У 30 е фланкиращият регион, който не е свързан с двойка бази. За предпочитане е, но не в смисъл изключително, Х° да бъде гуанидин, а ΧθϋΥ да е ОиС или ОиА. Всяка РНК молекула, съдържаща тези последователности, може да бъде разградена с рибозоми по настоящото изобретение. Като изключение, последователността на РНК транскрибта, съдържащ Χ°ΌΥ е детерминирана. Разклоненията на рибозомалната последователност могат да бъдат така синтези- 40 рани, че да бъдат комплемеятарни, а по този начин и хибридизируеми на мишенната последователност, странично разположена на ΧθυΥ последователността. При хибридизация на страничните разклонения на рибозомите с ми- 45 шейната РНК последователност, странична на Χ°ϋΥ последователност, каталитичната област от рибозомите разцепва мишенната РНК вътре в Χ°υΥ последователността. Разцепването на РНК е улеснено в случая от магнезиев 50 или друг двувалентен катион при рН приблизително 8,0.The ribosomes of the invention contemplate a target RNA sequence that comprises the sequence XθυΥ, in which X° is any ribonucleotide, and is uracil and Y 30 is the flanking region that is not base-paired. It is preferred, but not exclusive, that X° is guanidine and XθυΥ is OiC or OiA. Any RNA molecule comprising these sequences can be digested by ribosomes of the present invention. As an exception, the sequence of the RNA transcript comprising X°ΌΥ is determined. The branches of the ribosomal sequence can be synthesized so as to be complementary to, and thus hybridizable with, the target sequence flanking the XθυΥ sequence. Upon hybridization of the ribosome flanking arms with the target RNA sequence flanking the X°ϋY sequence, the catalytic region of the ribosome cleaves the target RNA within the X°υY sequence. RNA cleavage is facilitated in this case by magnesium 50 or another divalent cation at a pH of approximately 8.0.
Съгласио изобретението съответно рибозомнте могат да бъдат конструирани така, че да разградят всяка РНК, чиято последователност е позната. Високата повторяемост на остатъците, 5 разградени с рибозоми в РНК означава, че (1:64 за СиС в РНК със случайна и еднаква повторяемост от разпределение на базите) голям брой от потенциални сайтове за рибозомални отрязъци могат да бъдат предсказани в която и 10 да е мишенна РНК.According to the invention, ribosomes can be designed to cleave any RNA whose sequence is known. The high repeatability of residues cleaved by ribosomes in RNA means that (1:64 for C1C in RNA with random and uniform repeatability of the base distribution) a large number of potential ribosomal cleavage sites can be predicted in any target RNA.
Съгласно друг аспект на изобретението се обезпечава метод за инактивация на мишенна последователност от РНК, която включва реакция на посочената мишенна РНК последователност с рибозоми, конструирани по настоящото изобретение.According to another aspect of the invention, there is provided a method for inactivating a target RNA sequence, which comprises reacting said target RNA sequence with ribosomes constructed according to the present invention.
Ин виво, т.е. вътре в клетката или клетките от един организъм, един трансфериращ вектор като напр. бактериален плазмид или вирусна РНК или ДНК, който кодира една или повече рибозоми, може да ги пренесе в клетките /5/.In vivo, i.e. inside the cell or cells of an organism, a transfer vector such as a bacterial plasmid or viral RNA or DNA, which encodes one or more ribosomes, can transfer them into the cells /5/.
Вътре в клетките трансфериращият вектор може да се реплицира и транскрибира чрез целуларните полимерази и да продуцира рибозомални РНК, които след това да инактивират желана мишенна РНК. В противовес на това, трансфериращ вектор, съдържащ една или повече рибозомни последователности, може да бъде пренесен в клетки или въведен в клетките посредством микроманипулационни техники, като микроинжекция, така че трансфериращият вектор или негова част да се интегрират в генома на клетката гостоприемник. Транскрибцията на интегрирания материал достига рибо35 зоми, които действат така, че да инактивират желана мишенна РНК.Inside the cells, the transfer vector can be replicated and transcribed by cellular polymerases to produce ribosomal RNAs that then inactivate a desired target RNA. In contrast, a transfer vector containing one or more ribosomal sequences can be transferred into cells or introduced into cells by micromanipulation techniques, such as microinjection, so that the transfer vector or a portion thereof is integrated into the host cell genome. Transcription of the integrated material reaches ribosomes, which act to inactivate a desired target RNA.
Получените съгласно изобретението рибозоми могат да бъдат екстензивно терапевтично и биологично приложими. Например болестите по хората и животните ,причинени от вируси, могат да бъдат инактивирани чрез даване на заразените обекти на рибозоми, съгласно изобретението, адаптирани да се хибридизират с разградени РНК транскрибти от вируса. Такива рибозоми могат да бъдат доставени чрез парентерално или каквото и да е друго снабдяване на организма. В противовес на това, обектът, инфектиран с вирус, може да бъде снабден с авирулентен вирус, като ваксина или аденовирус, които са генетично конструирани да съдържат ДНК, кореспондираща на рибозоми, свързани с промотор, така че рибозомите са транскрибира4 ни в клетките на гостоприемника, пренесени с конструиран за целта вирус, за да предизвика разграждане и/или инактивация на мншенна РНК, транскрибт от болестотворния вирус. Получените по изобретението рибозоми имат специално приложение за вирусни заболявания, като напр. вируса на херпес симплекс (Н8У) или вируса на СПИН (Н1У).The ribosomes obtained according to the invention can be extensively therapeutically and biologically applicable. For example, human and animal diseases caused by viruses can be inactivated by administering to infected subjects ribosomes according to the invention adapted to hybridize with degraded RNA transcripts of the virus. Such ribosomes can be delivered by parenteral or any other means of delivery to the body. In contrast, a subject infected with a virus can be provided with an avirulent virus, such as a vaccine or adenovirus, which is genetically engineered to contain DNA corresponding to ribosomes linked to a promoter, so that the ribosomes are transcribed in the host cells, carried by a specially engineered virus to cause degradation and/or inactivation of the small RNA transcript of the disease-causing virus. The ribosomes obtained according to the invention have particular application for viral diseases, such as e.g. herpes simplex virus (H8V) or the AIDS virus (H1V).
Рибозомите от настоящото изобретение имат също специално приложение за инактивиране на РНК транскрибтите в бактериите или други прокариотични клетки, растения или животни. В бактериите, РНК транскрибти от напр. бактериофаги, причиняващи загиването на бактериалните транскрибти от например бактериофаги, могат да бъдат инактивирани посредством трансфекция на клетки с ДНК трансфериращ вектор, способен да доведе до създаването на рибозоми съгласно изобретението, който да инактивира фаговата ДНК. И обратно, рибозомите могат да бъдат въведени или иззети от бактериалните клетки, за да предизвикат разграждане на фаговата РНК.The ribosomes of the present invention also have particular application for inactivating RNA transcripts in bacteria or other prokaryotic cells, plants or animals. In bacteria, RNA transcripts from e.g. bacteriophages, causing the death of bacterial transcripts from e.g. bacteriophages, can be inactivated by transfection of cells with a DNA transfer vector capable of producing ribosomes according to the invention that inactivate phage DNA. Conversely, ribosomes can be introduced into or removed from bacterial cells to cause degradation of phage RNA.
РНК транскрибтите в растения могат да бъдат инактивирани, използвайки рибозоми, кодирани от трансфериращ вектор като Т1 плазмид от Ао. Когато такива вектори са трансфектирани в растителни клетки, рибозомите са продуцирани под въздействието на РНК полимераза и могат да предизвикат разграждане на специфична мишенна последователност. Съответно растителни вируси, чиято РНК последователност е известна, или РНК транскрибти от растителни гени, също могат да бъдат инактивирани, използвайки рибозоми.RNA transcripts in plants can be inactivated using ribosomes encoded by a transfer vector such as the T1 plasmid from Ao. When such vectors are transfected into plant cells, the ribosomes are produced under the action of RNA polymerase and can cause degradation of a specific target sequence. Accordingly, plant viruses whose RNA sequence is known, or RNA transcripts from plant genes, can also be inactivated using ribosomes.
Ендогенни гении транскрибти в растения, животни или други клетъчни типове, могат да бъдат инактивирани, използвайки рибозоми от настоящото изобретение. Съответно на това, могат да бъдат модулирани различни нежелани генотипове или характеристики. Възможно е, например с използването на рибозомите, конструирани съгласно изобретението, да бъдат отстранени костилките от плодовете или лекуването на наследствени заболявания у хората, причинени от продуктите на вредни протеини или суперпродукцията на специфични протеини.Endogenous genes and transcripts in plants, animals or other cell types can be inactivated using ribosomes of the present invention. Accordingly, various undesirable genotypes or characteristics can be modulated. It is possible, for example, with the use of ribosomes constructed according to the invention to remove pits from fruits or to treat hereditary diseases in humans caused by the products of harmful proteins or the overproduction of specific proteins.
Изобретението се пояснява със следните фигури.The invention is illustrated by the following figures.
Фигура 1 показва разградените сайтове от диви и мутантни типове РНК; един електрофоретичен профил, показващ продукти на самокатализирано разграждане на РНК.Figure 1 shows the degraded sites of wild-type and mutant RNAs; an electrophoretic profile showing products of self-catalyzed RNA degradation.
а/ Сумирайки запазените структури, асоциирани с изолирани от природата сайтове на разградена РНК в А8ВУ, сателитна ДНК от тритон и сателитни РНК от зТовКУ, ЬТ8У, вируса на мозаечната болест по тютюна и вируса на мозаечната болест по слънчогледа. Показани са нуклеотидни последователности, които са запазени между тези структури, докато други са представени като X. Двойките бази са представени с + и сайтовете на РНК разграждане - със стрелка.a/ Summarizing the conserved structures associated with naturally isolated RNA cleavage sites in A8VU, satellite DNA from newt, and satellite RNAs from 3TovKU, LT8U, tobacco mosaic virus, and sunflower mosaic virus. Nucleotide sequences that are conserved among these structures are shown, while others are represented as X. Base pairs are represented by + and RNA cleavage sites - by an arrow.
б/ Показва нуклеотидните последователности, асоциирани с разградените от /+/ веригата ТовКУ РНК. Сайтът на разграждане е посочен със стрелка.b/ Shows the nucleotide sequences associated with the /+/ strand of TovKU RNA. The cleavage site is indicated by an arrow.
в/ Мутант ин витро на ТовКУ, съдържащ инерция от 11 нуклеотида заедно с фланкиращи дубликати от три нуклеотида (иСШ остатъци 7 до 9).c/ In vitro mutant of TovKU containing an 11 nucleotide inertia along with flanking duplicates of three nucleotides (residues 7 to 9).
г/ Субклонирани Нае III фрагменти от див тип ТовКУ и Д-51 ин витро мутанти, всеки от които е транскрибиран в / + / и/-/ ориентация и белязани транскрибти, фракциониранн чрез полиакриламидна електрофореза. Позициите са иеразградените 159 и 170 бази транскрибти от див τΐ}π (АУТ) и мутант (Д-51) последователности са белязани със стрелка. Показани на размерите на продуктите на разграждане.d) Subcloned Hae III fragments from wild-type TovKU and D-51 in vitro mutants, each transcribed in the / + / and / - / orientation and labeled transcripts fractionated by polyacrylamide electrophoresis. The positions of the digested 159 and 170 bases of transcripts from wild-type TovKU (AUT) and mutant (D-51) sequences are marked with an arrow. The sizes of the digestion products are shown.
Фигура 2 показва нуклеотидната последователност на рибозома и продуктите на рибозомалното разграждане, сепарирани чрез гел електрофореза.Figure 2 shows the nucleotide sequence of the ribosome and ribosomal degradation products separated by gel electrophoresis.
а/ Включените в мутант Д-51 нуклеотиди съдържат ВамН1 рестрикционно ендонуклеазен сайт (фигЛс). ВамН1 е използвана да разгради мутантната ДНК и две последователности са субклонирани и транскрибирани ин витро. РНК транскрибтите са показани схематично, с потенциалните двойки бази между РНК, белязани с + . Фрагментът, съдържащ сайт, белязан със стрелка за разграждане, се отнася до -РНК; фрагментът, съдържащ рибозомата е означен като Κζ - РНК.a/ The nucleotides included in mutant D-51 contain a BamH1 restriction endonuclease site (Fig. 1c). BamH1 was used to digest the mutant DNA and two sequences were subcloned and transcribed in vitro. The RNA transcripts are shown schematically, with potential base pairs between RNAs marked with + . The fragment containing the digestion site marked with an arrow refers to -RNA; the fragment containing the ribosome is designated as Kζ -RNA.
б/ 32Р/ -Κζ -РНК /101 бази/ се инкубира самостоятелно (линия 1), и с небелязана 8 -РНК (линия 2). Ρ -8-РНК се инкубира самостоятелно (линия 3), и с небелязана и с 32Р -белязана ΚΖ - РНК (линии 4 и 5 респективно).b/ 32 P/ -Κζ -RNA /101 bases/ was incubated alone (lane 1), and with unlabeled 8 -RNA (lane 2). Ρ -8-RNA was incubated alone (lane 3), and with unlabeled and 32 P -labeled ΚΖ -RNA (lanes 4 and 5 respectively).
Фигура 3 показва схематичен модел на рибозоми съгласно един от вариантите на настоящо5 то изобретение. Областта А представя раздробяваната последователност вътре в мишенната РНК. Областта В представя каталитичната област и областите С представят разклоненията от рибозомата.Figure 3 shows a schematic model of a ribosome according to one embodiment of the present invention. Region A represents the cleavage sequence within the target RNA. Region B represents the catalytic region and regions C represent the branches of the ribosome.
Фигура 4 представя дизайна на рибозомнте, явяващи се мншенни за САТ (хлорамфеннкол ацетил трансфераза) генна транскрибция. Рнбозомите, наречени КгСАТ - 1,2 и 3, са насочени срещу сайта вътре в 835 база, транскрибирана ин витро от САТ гена. Релативни локации от раздробените сайтове на транскрибтите са показани схематично с фланкиращи бази, номерирани а. Показани са трите рибозомални последователности (а до в) с техните мишенни последователности. Аминокиселинните последователности от САТ -гените са номерирани, предсказаните сайтове за РНК раздробяването са означени със стрелки. Κζ - САТ -1 и 3 съдържа 24 бази последователности получени от / + / верига зТовКУ (област В, фиг.З), докато Κζ САТ - съдържа единично и-А изменение в тази област.Figure 4 shows the design of ribosomes that are targets for CAT (chloramphenicol acetyl transferase) gene transcription. The ribosomes, designated KzCAT-1, 2 and 3, are directed against a site within 835 bases transcribed in vitro from the CAT gene. Relative locations of the cleavage sites of the transcripts are shown schematically with flanking bases numbered a. The three ribosomal sequences (a to c) are shown with their target sequences. The amino acid sequences of the CAT genes are numbered, the predicted sites for RNA cleavage are indicated by arrows. Kz-CAT-1 and 3 contain 24 base sequences derived from the / + / chain of 3TovKU (region B, Fig. 3), while Kz-CAT- contains a single i-A change in this region.
Фигура 5 показва резултатите от САТ РНК раздробяване с рибозоми КгСАТ-1 до 3.Figure 5 shows the results of CAT RNA fragmentation with ribosomes KgCAT-1 to 3.
а/ РНК, белязана с Ри означена като / Р/САТ, се подлага на гел фракциониране след самостоятелно инкубиране с една от трите рибозоми КгСАТ -1 до 3 (линии 1,2 и 3 респективно). Локализацията на пълната транскрибция е показана със стрелки.a/ RNA labeled with Pi, designated as /P/CAT, was subjected to gel fractionation after incubation alone with one of the three ribosomes KgCAT-1 to 3 (lanes 1, 2 and 3 respectively). The localization of the complete transcript is indicated by arrows.
б/ 5 - краен базисен анализ. 3-фрагментнте, продуцирани чрез раздробяване на рибозомнте от САТ мРНК се подлагат на въздействието на киназа, гел пречистване, пълно нуклеазно усвояване и терминално фракциониране при рН 3,5 полиакриламидна гел електрофореза. 5’ - крайните нуклеотиди, определени чрез отнасяне към маркери (линия М), са А, и и С за фрагментите, продуцирани от Р САТ -1 до 3 (линииb/ 5'-terminal base analysis. The 3'-fragments produced by ribosomal cleavage of CAT mRNA are subjected to kinase, gel purification, complete nuclease digestion and terminal fractionation at pH 3.5 polyacrylamide gel electrophoresis. The 5'-terminal nucleotides, determined by reference to markers (lane M), are A, and C for the fragments produced by P CAT-1 to 3 (lanes
1,2 и 3 респективно).1,2 and 3 respectively).
Фигура б показва времето на каталитична активност на рибозомата КгСАТ-1 срещу САТ РНК. Количеството на продуктите от разпадането на 139 -тия нуклеотид е определено и нанасено на диаграма. Вставката показва акумулацията на 139 базовия фрагмент във времето след полиакриламидна гел електрофореза.Figure b shows the time course of catalytic activity of the ribosome KgCAT-1 against CAT RNA. The amount of degradation products at the 139th nucleotide is determined and plotted. The inset shows the accumulation of the 139 base fragment over time after polyacrylamide gel electrophoresis.
Фигура 7 показва реалтивно степента на раздробяване на САТ РНК при различни температурни условия. Субстратната РНК е представена с плътна линия. Във всеки отделен случай продуктите на разпадане са показани с прекъсната линия.Figure 7 shows the relative extent of CAT RNA degradation under different temperature conditions. The substrate RNA is represented by a solid line. In each case, the degradation products are shown by a dashed line.
Фигура 8 представя три рибозоми, кореспондиращи на КгСАТ -2, които имат разклонения или фланкиращи последователности с различна дължина.Figure 8 shows three ribosomes corresponding to KgCAT-2 that have branches or flanking sequences of different lengths.
Фигура 9 показва схемата на получаване на рибозоми, кореспондиращи на Κζ САТ -2, конто включват каталитични безсмислени РНК, съдържащи всяка от разградените области КгСАТ -1 до 3.Figure 9 shows the scheme of preparation of ribosomes corresponding to KzCAT-2, which include catalytic nonsense RNAs containing each of the degraded regions of KzCAT-1 to 3.
Фигура 10 показва рибозоми, хибридизиращи мншенни последователности, съдържащи СЧА (10а) и Сии(Юв), основни в САТ мРНК.Figure 10 shows ribosomes hybridizing to short sequences containing SCA (10a) and Clu (10b), essential in CAT mRNA.
Фигура 11 показва сайтовете на самокатализирано РНК раздробяване у вируса по външната обвивка на цитрусови растения /СЕУ/ и неговите комплементи.Figure 11 shows the sites of self-catalyzed RNA cleavage in citrus outer envelope virus (CEV) and its complements.
Фигура 12 показва рибозомата КгСЕУ 25х/ + /, хибридизирана с мишенна СЕУ РНК /а/ и гел електрофоретичен профил от /+/СЕУ РНК и комплементарна /-/ СЕУ РНК, инкубирана с КгСЕУ 25х/ + / , /в линия респективно. Продуктите на раздробяване са означени със стрелки.Figure 12 shows the ribosome KgCEU 25x/ + / hybridized with target CEU RNA /a/ and gel electrophoretic profile of /+/CEU RNA and complementary /-/ CEU RNA incubated with KgCEU 25x/ + / , /b line respectively. The cleavage products are indicated by arrows.
Фигура 13 показва рибозомата КгСАТ-2, хибридизираща се с нейната мишенна последователност /а/ и рибозома КгЗСМоУ/в/. Каталитичната област във всяка рибозома е подчертана. Маркирани са различията в каталитичните области от КгЗСМоУ в сравнение с КгСАТ-2.Figure 13 shows the KgSAT-2 ribosome hybridizing to its target sequence (a) and the Kg3SMoU ribosome (c). The catalytic region in each ribosome is highlighted. The differences in the catalytic regions of Kg3SMoU compared to KgSAT-2 are highlighted.
Фигура 14 показва рибозомата КгСЕУ-2, хибрндизираща се с мишенна последователност от РНК на вируса по външната обвивка на цитрусови /СЕУ/. Сайтът на раздробяване кореспондира на нуклеотид 336 в СЕУ РНК последователност. Алтернативната последователност в каталитичната област, в сравнение е каталитичната област от ЗТовКУ, е кръгова (а). Фигура 14 в показва един електрофоретичен профил от контролна верига от СЕУ/РНК, линия 7 и /+/ верига от СЕУ РНК линия 8, след инкубация с Р СЕУ2.Figure 14 shows the ribosome of KrCEU-2 hybridizing to a target sequence of the citrus outer envelope virus (CEU) RNA. The cleavage site corresponds to nucleotide 336 in the CEU RNA sequence. The alternative sequence in the catalytic region, compared to the catalytic region of ZTovKU, is circular (a). Figure 14c shows an electrophoretic profile of a control strand of CEU/RNA, lane 7, and a /+/ strand of CEU RNA, lane 8, after incubation with P CEU 2 .
Фигура 15 показва рибозомата КгСАТ-2/а, сравнена с рибозома КгСАТ-2В/в. Каталитичните области са показани чрез по-плътно изписване. Измененията на каталитичната област КгСАТ-2В,сравнена с Р САТ-2, също са подчертани.Figure 15 shows the KgCAT-2/a ribosome compared to the KgCAT-2B/c ribosome. The catalytic regions are shown in bold. The changes in the catalytic region of KgCAT-2B compared to PCAT-2 are also highlighted.
Фигура 16 показва картата на плазмида ρ135Ν.Figure 16 shows the map of plasmid ρ135Ν.
Фигура 17 представя графично осреднени чеб тири експеримента върху инхибицията на САТ експресия в растения (тютюневи протопласти).Figure 17 presents graphically averaged results from four experiments on the inhibition of CAT expression in plants (tobacco protoplasts).
Реакциите и манипулациите, включващи ДНК като свързване, рестрикционно ензимно разграждане, бактериална трансформация, подреждане на последователността на ДНК и др., се провеждат съгласно стандартни техники, описани напр. от МашаНя е! а1 /6/.Reactions and manipulations involving DNA such as ligation, restriction enzyme digestion, bacterial transformation, DNA sequence alignment, etc., are carried out according to standard techniques described, for example, by Masha et al. /6/.
Манипулациите, включващи РНК са провеждани също съгласно стандартни техники /8/.Manipulations involving RNA were also performed according to standard techniques /8/.
Предимствата на метода съгласно изобретението се състоят в това, че е високоефективен и възпроизводнм, а получаваните като резултат рибозоми са с широка приложимост в биотехнологичната практика.The advantages of the method according to the invention are that it is highly efficient and reproducible, and the resulting ribosomes are of wide applicability in biotechnological practice.
Изобретението се илюстрира със следните примерни изпълнения:The invention is illustrated by the following exemplary embodiments:
Пример 1. Самокатализиращо раздробяване на мутационна ТовРУ РНК.Example 1. Self-catalytic cleavage of mutant TovRU RNA.
Провежда се съгласуване на областите, асоциирани с природни сайтове в АЗВУ, сателитни ДНК транскрибти от тритон и сателитни ДНК от ЗТовКУ, ЬТЗУ, вируса на тютюневата мозайка (ЗУМоУ) и вируса на средиземноморската мозайка от люцерната (ЗСМоУ), както е показано на фигура 1а. Показани са нуклеотндни последователности, съхранени между тези структури, докато несъхранените последователности са представени като X. Един екстра и е позициониран след остатъка 1А ЬТ8У/+/ веригата.The regions associated with natural sites in AAVU, satellite DNA transcripts from newt and satellite DNAs from 3TovKU, LTZU, tobacco mosaic virus (TMV) and alfalfa Mediterranean mosaic virus (LMV) are aligned as shown in Figure 1a. Nucleotide sequences conserved between these structures are shown, while non-conserved sequences are represented as X. An extra i is positioned after residue 1A of the LTV/+/ strand.
Областта, асоциирана със самокатализиращо раздробяващата се / + / верига от ЗТовКУ е проучена за установяване на енизмната субстратна активност вътре в тази област. Най-напред, клонирането на ЗТОвКУ с ДНК се подлага на мутация, използвайки олигонуклеотиден линкер (ВамН1) инсерцнонен протокол.The region associated with the self-catalytically cleaved / + / chain of ZTOvKU was studied to determine the enzyme substrate activity within this region. First, the ZTOvKU cloned DNA was mutated using an oligonucleotide linker (BamH1) insertion protocol.
Конструиране на вектор за ни витро експресия на ТовКУ.Construction of a vector for in vitro expression of TovKU.
Фрагмент 160 вр Та§ 1- 5ре1 от ЗТовРУ с ДНК се изолира от рЗР 653 /17/ и се свързва с Асс1 Зре1, срязва се и се третира с фосфатаза рСЕМ-ь за да промени сайта Асс1. Полученият в резултат клон се линеаризира с Асс1, третира се с фосфатаза и с 359 вр Та§1 фрагмент от ЗТовКУ с ДНК се инсертира. Получените в резултат клонове се подлагат на скрннннг за присъствието на циклична 520 вр ЗТовКУ с ДНК последователност, съдържаща терминални остатъци от 277 до 81 /рТТ/. Последователността ТовКУ е фланкирана от промоторите за Т7 и Р6 РНК лолимерази и транскрибцнята, проведена ин витро, довежда до / + / или /-/ ориентация, която съдържа два сайта за самораздробяване.A 160 bp Tag 1-5pe1 fragment of 3TovRU with DNA was isolated from p3P 653 (17) and ligated with Acc1 3pe1, cut and treated with phosphatase pCEM-b to modify the Acc1 site. The resulting clone was linearized with Acc1, treated with phosphatase and a 359 bp Tag 1 fragment of 3TovRU with DNA was inserted. The resulting clones were screened for the presence of a cyclic 520 bp 3TovRU with a DNA sequence containing terminal residues 277 to 81 (pTT). The TovRU sequence is flanked by the promoters for T7 and P6 RNA polymerases and transcription, carried out in vitro, results in either a + or - orientation, which contains two self-cleavage sites.
Ин витро мутагенезис.In vitro mutagenesis.
Плазмидът рТТЗ/50и£/ е линеаризиран с ВамН 1, третиран, с 31 нуклеаза и отново свързан, за отстраняване на уникалния ВамН1 сайт. Резултантната конструкция, рТТ8-В, е третирана с 2x104 единици дезоксирибонуклеаза 1 в 20 мМ Трис-НС1 рН 7,0;15 мМ МпСН за 10 мин при 37°С. Резултантната линеарна ДНК е балансирана или/и запълнена, използвайки Т4 ДНК полимераза, и пречистена с 0,7% ЬСТ агарозна гел електрофореза и екстракция. Обработения с киназа ВамН 1 линкер с последователност (ССОАТССС) е свързан към линеаризирания плазмид за едно денонощие при стайна температура в присъствието на 5% полиетиленгликол. Последователно, реакциите са проведени с ВамН 1 и линеарните плазмидни ДНК отново пречистени на 0,7% ЬСТ агарозна гел електрофореза (тук е установено, че е необходимо да бъдат отстранени последните малки количества от кръговия плазмид заедно с несвързаните линкери/. Плазмидите отново са върнати в тяхната кръгова форма, използвайки Т4 ДНК лигаза, и трансформирани в Е.еоН ДН1. Колонии (по-големи от 1000) са събрани от агаровите плочки, култивирани в течни култури за насищане и след това са приготвени смесени култури от плазмидна ДНК. Смесените ЗТовРУ с ДНК инсерти са изрязани с рестрикционнн ензими при фланкиращите ΕοοΚΐ и Р$т1 сайтове, пречистени с 1% ЬОТ агарозна гел електрофореза и субклонирани в ΕοοΚί -Ря11 отрязък, третиран с рСЕМ 4. Резултантните траисформанти отново са групирани, култивирани в течна култура и е изготвена плазмидна ДНК. Плазмндните ДНК са третирани с ВамН1, за да се раздробят само онези плазмиди, съдържащи ВамН1 линкерни последователности, и линеарните форми отново са пречистени на два пъти чрез 0,7%-на ЬСТ агарозна гел електрофореза, отново върната в кръгова форма с Т4 ДНК лигаза и трансформирана в Е.еоН ДН-1. Индивидуалните трансформанти са скринирани за крайни позиции от инсертираки ВамН1 линкери вътре в ТовКУ последователността чрез рестрикционни ензими, субклонирани в М13 и съгласувани чрез дидезоксинуклеотидна верижна терминална техника.Plasmid pTT3/50u£/ was linearized with BamH1, treated with 31 nuclease and religated to remove the unique BamH1 site. The resulting construct, pTT8-B, was treated with 2x10 4 units of deoxyribonuclease 1 in 20 mM Tris-HCl pH 7.0;15 mM MgCl for 10 min at 37°C. The resulting linear DNA was equilibrated and/or filled in using T4 DNA polymerase and purified by 0.7% LCT agarose gel electrophoresis and extraction. The kinased BamH1 linker with the sequence (CCOATCCC) was ligated to the linearized plasmid for 24 hours at room temperature in the presence of 5% polyethylene glycol. Subsequently, the reactions were carried out with BamH 1 and the linear plasmid DNAs were repurified on 0.7% LCT agarose gel electrophoresis (here it was found necessary to remove the last small amounts of circular plasmid together with the unligated linkers). The plasmids were recircularized using T4 DNA ligase and transformed into E. coli DNA1. Colonies (greater than 1000) were picked from the agar plates, grown in liquid cultures to saturation and then mixed plasmid DNA cultures were prepared. The mixed 3TovRU with DNA inserts were cut with restriction enzymes at the flanking EcoRI and Psm1 sites, purified on 1% LCT agarose gel electrophoresis and subcloned into the EcoRI-Psm1 fragment treated with pCEM 4. The resulting transformants were re-pooled, cultured in liquid culture, and plasmid DNA was prepared. Plasmid DNAs were treated with BamH1 to degrade only those plasmids containing BamH1 linker sequences, and linear forms were re-purified twice by 0.7% LCT agarose gel electrophoresis, re-circularized with T4 DNA ligase, and transformed into E. coli DN-1. Individual transformants were screened for terminal positions of the inserted BamH1 linkers within the TovKU sequence by restriction enzymes, subcloned into M13, and aligned by the dideoxynucleotide chain termination technique.
Библиотека от ЗТовКУ метантни остатъци и анализите на нуклеотидните последователности показват, че всеки мутант съдържа една линкерна ВамН1 последователност, която е инсертирана (СССАТССС) заедно с фланкираща или делетирана ЗТовКУ последователност. Мутантите са транскрибирани ин витро и РНК-те са изпитвани за възможността да бъдат подложени на раздробяване. От тези експерименти 52нуклеотидна последователност е идентифицирана като съдържаща едновременно и субстрата и частите от раздробяването на ЗТовКУ РНК. Тази 52-нуклеотидна последователност, показана на фиг.1 в, съдържа областта съхранени последователности, необходима за саморазграждането на други РНК (фиг.1а). Един мутант, означен като Д-51, съдържа единадесетнуклеотидна ВамН1 линкерна последователност, включена между три дупликационни ЗТовКУ нуклеотида, номерирани от 7 до 9. Този мутант търпи самокатализирано РНК разграждане.A library of ZTovKU mutant residues and nucleotide sequence analyses showed that each mutant contained a BamH1 linker sequence that was inserted (CCCATCCC) along with a flanking or deleted ZTovKU sequence. The mutants were transcribed in vitro and the RNAs were tested for their ability to undergo cleavage. From these experiments, a 52-nucleotide sequence was identified as containing both the substrate and cleavage sites of ZTovKU RNA. This 52-nucleotide sequence, shown in Fig. 1c, contains the region of conserved sequences required for the self-cleavage of other RNAs (Fig. 1a). One mutant, designated D-51, contained an eleven-nucleotide BamH1 linker sequence interspersed between three duplicated ZTovKU nucleotides, numbered 7 to 9. This mutant underwent self-catalyzed RNA cleavage.
Фрагментите с 97 и 108 двойки бази на НаеШ, съдържащи 52-нуклеотидна последователност от разграждането на дивия тип и мутантен тип Д-51 РНК-и (както е показано на фиг.1 в и 1с) са изрязани от плазмидии клонове. Фрагментите са свързани в Зма1 сайта от рСЕМд и скринирани за получаване на двете ориентации от инсерцията. Плазмидите са линеаризирани, използвайки ЕсоК1 и / + / и /-/ вериги от РНК с дължини 159 н 170 бази са транскрибирани, използвайки 200 единици (мл Т7 РНК полимераза в 50 мМ Трие - НО, рН 7,5, 10 мМ ΝηΟ, мМ М8С12>2 мМ спермидин, 1000 единици/мл рибонуклеазин, 500 иМ АТФ, СТФ и ОТФ с 200 дМ/ а Р/ иТФ. Рибонуклеиновите киселини са фракционирани чрез електрофореза върху 10% полиакриламид, 7 моларна уреа, 25% формамиден гел и авторадиографирани.Fragments of 97 and 108 base pairs of HaeIII containing a 52-nucleotide sequence from the digestion of wild-type and mutant type D-51 RNAs (as shown in Fig. 1c and 1c) were excised from plasmid clones. The fragments were ligated into the 3ma1 site of pCEMd and screened for both orientations of the insert. Plasmids were linearized using EcoK1 and / + / and / - / RNA strands of 159 to 170 bases in length were transcribed using 200 units/ml T7 RNA polymerase in 50 mM Tris-HO, pH 7.5, 10 mM NaOH, mM MgCl 2, 2 mM spermidine, 1000 units/ml ribonuclease, 500 uM ATP, STF and OTP with 200 uM aP/iTP. The ribonucleic acids were fractionated by electrophoresis on a 10% polyacrylamide, 7 molar urea, 25% formamide gel and autoradiographed.
Както е показано на фиг.И, нераздробени транскрибти от /-/ верига на РНК са изследвани. Според очакванията /-/ верига не съдържа сайт от самокатализирано разграждане. С /+/ вериги от дивия тип и Д-51 последователности, разграждане може да се осъществи, като разграждане на Д-51 РНК се реализира по-малко ефективно от това на дивия тип (фигура 1ά). Този експеримент показва, че област от едиоверижна бримка при дясностоящата 52-нуклеотидна последователност, включен в самокатализирано разграждане на РНК, не е основно.As shown in Fig. 1, unspliced transcripts from the /-/ strand of RNA were examined. As expected, the /-/ strand does not contain a site for self-catalyzed degradation. With the /+/ strands of the wild-type and D-51 sequences, degradation can occur, with degradation of the D-51 RNA occurring less efficiently than that of the wild-type (Fig. 1ά). This experiment shows that the region of the double-stranded loop at the right-hand 52-nucleotide sequence involved in self-catalyzed RNA degradation is not essential.
Разделяне на ензимната и субстратна активностSeparation of enzyme and substrate activity
Използвайки ВамН1 рестрикционен ендонуклеазен сайт, включен в Д-51, фланкирайки 5 НаеШ-ВамН1 и Вам-НаеШ фрагменти са получени и всеки е субклониран в Е.соН-плазмид, подходящ за ин витро транскрибция. Това води до елиминиране на мутантната едноверижна бримка от самораздробената област, разцеп10 вайки областта на два РНК сегмента (фиг.2а). По-малкият НаеШ-ВамН1 фрагмент съдържа нуклеотиди 321 до 9, включвайки активния сайт на разграждане и е наречен 3 фрагмент. ВамН1 - НаеШ фрагментът, съдържайки ЗТовКУ нук15 леотиди 7 до 48, е наречен рибозома или Κζ фрагмент. Плазмидите Е.соН, използвани за ин витро транскрибция, са рОЕМЗ и рОЕМ4 /10/.Using the BamH1 restriction endonuclease site included in D-51, flanking 5 H.coH1-BamH1 and Bam-H.coH1 fragments were obtained and each was subcloned into an E.coH plasmid suitable for in vitro transcription. This resulted in the elimination of the mutant single-stranded loop from the self-cleavage region, splitting the region into two RNA segments (Fig. 2a). The smaller H.coH1-BamH1 fragment contained nucleotides 321 to 9, including the active cleavage site, and was designated the 3 fragment. The BamH1-H.coH1 fragment, containing nucleotides 7 to 48, was designated the ribosome or Kζ fragment. The E.coH plasmids used for in vitro transcription were pOEM3 and pOEM4 /10/.
Тези експресионни плазмиди съдържат: а/вид репликация; б/ избирателен геи, устойчив на ле20 карства /АМР/; в/ мултиплен клониращ сайт, фланкиран от РНК полимеразни промотери, които могат да бъдат използвани за ин витро продукция на транскрибтите.These expression plasmids contain: a/a type of replication; b/a selective gene, drug resistance (AMP); c/a multiple cloning site flanked by RNA polymerase promoters that can be used for in vitro production of transcripts.
Третиран с ДНК полимераза Т7, разкъсан с 25 Κρηΐ Κζ -рОЕМЗ и с Хва1 на 8-рСЕМ4, са транскрибирани, използвайки ЗРб РНК полимераза при същите условия, както са използвани по-горе.T7 DNA polymerase treated, 25 kb digested Kz-pOEM3 and Xva1-ligated 8-pCEM4 were transcribed using 3Pb RNA polymerase under the same conditions as used above.
Както е показано на фиг.2 и двете рибоиукле30 ннови киселини 3 и Р показват незабележимо разграждане при инкубация самостоятелно (фигура 2в, линии 1 и 3) при условия, подходящи за високо ефективно саморазграждане (50°С, 20 мМ М§С12,рН 8,0). Белязаните Κζ-ΡΗΚ се про35 явяват също като неизменени след инкубация сAs shown in Fig. 2, both ribonucleic acids 3 and P showed negligible degradation when incubated alone (Fig. 2c, lanes 1 and 3) under conditions suitable for highly efficient self-degradation (50°C, 20 mM MgCl 2 , pH 8.0). Labeled Kζ-PHK also appeared unchanged after incubation with
5-РНК (фиг.2в, линии 2 и 5). Независимо от това, когато 8-РНК се смеси с Κζ -РНК се проявява ефективно раздробяване на 3-РНК (фиг.2в, линии 4 и 5), продуцирайки два фрагмента. Про40 дуктите са съставени чрез разграждане на 3РНК (84 бази) при обикновен сайт между нуклеотидите 359 и 1, за да даде 5 и 3 проксимални фрагмента от 67 и 17 нуклеотида, съответно. Това показва, че 8-РНК действа като субс45 трат за рибонуклеолитично раздробяване от Κζ-ΡΗΚ, която действа в каталитични условия.5-RNA (Fig. 2c, lanes 2 and 5). However, when 8-RNA was mixed with κζ-RNA, efficient cleavage of 3-RNA occurred (Fig. 2c, lanes 4 and 5), producing two fragments. The products were formed by cleavage of 3-RNA (84 bases) at a common site between nucleotides 359 and 1 to give 5 and 3 proximal fragments of 67 and 17 nucleotides, respectively. This indicates that 8-RNA acts as a substrate for ribonucleolytic cleavage by κζ-PHK, which operates under catalytic conditions.
Модел на рибозома, базирана на каталитичен район от ЗТовКУ РНК е показан на фиг.З. Рибозомата има две разклонения или фланкиращх последователности от едноверижни РНК, показани при С, хибридизирани до комплементарни последователности върху субстратиа РНК, т.е.A model of a ribosome based on the catalytic region of a 3TovKU RNA is shown in Fig. 3. The ribosome has two branches or flanking sequences of single-stranded RNA, shown at C, hybridized to complementary sequences on the substrate RNA, i.e.
да бъде раздробена РНК. Всяка фланкираща последователност, показана при С, съдържа 8 рибонуклеотида. Някои от нуклеотидите, включени в областта С не са критични. Достатъчно количество нуклеотиди, обаче, трябва да присъстват, за да позволят на рнбозомите да хибридизират с мишенна РНК. Четири нуклеотида във всяка област С са необходими с оглед да представляват минималния броя за хибридизация.RNA is cleaved. Each flanking sequence, shown at C, contains 8 ribonucleotides. Some of the nucleotides included in the C region are not critical. However, sufficient nucleotides must be present to allow the ribosomes to hybridize to the target RNA. Four nucleotides in each C region are required to represent the minimum number for hybridization.
Каталитичната област В съдържа последователности, които са добре запазени в природно намерените области на раздробяване (вж.фиг.1а). За сравнение с областите на разграждане от известните последователности, дължината на двойките бази от ствола II не е от значение, така както присъствието на асоциирана бримка при единия край.The catalytic region B contains sequences that are well conserved in naturally occurring cleavage sites (see Fig. 1a). Compared to cleavage sites from known sequences, the length of the base pairs of stem II is not significant, as is the presence of an associated loop at one end.
Сайтът на раздробяване вътре в мишенната РНК е описан при А (фиг-.З) като СЬ1С. На основата на нашите експерименти (не показани), и други от Κοίζυπΰ (РЕВ5 ЬЕТТ 288; 229-230, 1988; и РЕВ5 ЬЕТТ 239; 285-288, 1988) при раздробяването на природно намерени РНК, последователностите сил, сис, сис, лис и ииС също действат като сайтове иа раздробяване вътре в РНК.The cleavage site within the target RNA is depicted in A (Fig. 3) as C1C. Based on our experiments (not shown), and those of Kozlup (PEB5 LET 288; 229-230, 1988; and PEB5 LET 239; 285-288, 1988) in the cleavage of naturally occurring RNAs, the sequences cyl, cis, cis, lys and uiC also act as cleavage sites within the RNA.
Пример 2. Демонстрация на дизайна, синтезата и активността на рибозоми с нова и високо специфична ендорибонуклеазна активност.Example 2. Demonstration of the design, synthesis and activity of ribosomes with novel and highly specific endoribonuclease activity.
Като илюстрация на изобретението са описани три рибозоми, които са насочени срещу транскрибтите на широко използван индикаторен ген, получен от бактерия, Тп9 Хлорамфенокил ацетил трансфераза (САТ), който кодира синтезата на антибиотична устойчивост у бактерии, растения и животни и които могат да бъдат лесно изпитвани. Тези рибозоми, описани като Κζ САТ -1 до 3, кореспондират на потенциални СЬ1С сайтове в САТ РНК при позиции 139-140, 494-495 и 662-663 респективно. Последователностите на тези рибозоми са представени на фиг.4. Във всеки случай, фланкиращите последователности от рибозомата, която се хибридизира с мишенната САТ РНК, са с дължина 8 нуклеотида. Каталитичната област е така избрана, че да кореспондира на тези от 8ТовУ РНК, показани на фигура 3.As an illustration of the invention, three ribosomes are described which are directed against transcripts of a widely used indicator gene derived from a bacterium, Tp9 Chloramphenicol Acetyl Transferase (CAT), which encodes the synthesis of antibiotic resistance in bacteria, plants and animals and which can be readily assayed. These ribosomes, described as Kζ CAT -1 to 3, correspond to potential Cb1C sites in CAT RNA at positions 139-140, 494-495 and 662-663 respectively. The sequences of these ribosomes are shown in Figure 4. In each case, the flanking sequences of the ribosome which hybridizes to the target CAT RNA are 8 nucleotides in length. The catalytic region is chosen to correspond to those of the 8TovU RNA shown in Figure 3.
Генът САТ е получен от рСМ4 и субклониран като ВамН1 фрагмент в рСЕМ-32 (от Рготеда, МасНзоп, ЮТ, и.8.А.). Този плазмид е линеаризиран с ΗΐπάΙΙΙ и САТ ген транскрибти са получени, използвайки Т7 РНК полимераза с 220 32 м / а - Р/иТР. Рибозомните последователности са синтезирани като олигонуклеотиди, Κζ САТ-1,2 и 3 респективно. Те са обработени с киназа, свързани чрез фосфатазно обработване, срязани с ЕсоК1 -РзИ за рСЕМ4 и инкубирани с К1епо фрагмент на ДНК полимераза 1 преди бактериалната трансформация. Лннеаризираннте с ЕсоК1 плазмиди са транскрибирани с Т7 РНК полимераза за получаване на рибонуклеиновите киселини. Рнбозомите са инкубирани със САТ транскрибти в 50 мМ Трис-НС1 рН 8,0, 20 мМ М$С12 при 50°С за 60 мин и продуктите, фракционирани чрез 5% полиакриламид 7М урея, 25% формамид гелна електрофореза, следвано от авторадиография.The CAT gene was obtained from pCM4 and subcloned as a BamH1 fragment into pCEM-32 (from Proteda, MacHinson, JT, et al.). This plasmid was linearized with H1παIII and CAT gene transcripts were prepared using T7 RNA polymerase with 220 32 m/a - P/uTP. Ribosomal sequences were synthesized as oligonucleotides, Kζ CAT-1, 2 and 3 respectively. These were kinased, ligated by phosphatase treatment, cut with EcoK1-P3I for pCEM4 and incubated with the K1epo fragment of DNA polymerase 1 prior to bacterial transformation. The EcoK1-linearized plasmids were transcribed with T7 RNA polymerase to produce ribonucleic acids. Ribosomes were incubated with CAT transcripts in 50 mM Tris-HCl pH 8.0, 20 mM MgCl 2 at 50°C for 60 min and the products fractionated by 5% polyacrylamide 7M urea, 25% formamide gel electrophoresis, followed by autoradiography.
Когато 840-нуклеотидният САТ транскрибт е инкубиран с всеки един от трите рибозоми, осъществява се ефективно и високо специфично раздробяване (фигура 5), продуцирайки 2 РНК фрагмента във всяка реакция. Размерът на фрагментите е определен от сайтовете на разграждане (т.е. 139 и 696,494 и 341,662 и 173 бази фрагменти са 5’- и 3*-продукти от КгСАТ -1 до 3 катализирано раздробяване съответно). Условията, необходими за това катализирано от рибозомите раздробяване, са аналогични на онова, което бе разгледано при природните реакции на раздробяване /3, 11/ с по-ефективно раздробяване при повишено рН, температура и двувалентни йони (данни не са приведени). Когато присъстват в моларен излишък, трите рнбозоми катализират напълно и изцяло разграждането от САТ РНК субстрата след 60 мин в 50 мМ Трие НС1, рН 8,0, 20 мМ М§С12 при 50°С. При аналогични условия с 0,1 μΜ субстрат и 3 μ М рибозоми, Т ι/2 от САТ мРНК субстрат е 3,5,3,5 и 2,5 мин в присъствието на КгСАТ -1 до 3 респективно. Рибозомните последователности са неактивни срещу комплементи от субстратната РНК (т.е + -та верига), и във форма на олигонуклеотиди (данни не са приведени). 3’-крайните фрагменти на раздробяване от всяка реакция, катализирана от рибозомите са изолирани и 5’ - е обработен с киназа Р32 (50 мМ Трие НС1, рН 9, 10 мМ МвС12, 10 мМ ДТТ с 50 и С1 у -32Р АТФ и 5 единици Т4 полинуклеотид киназа за 30 мин при 37°С). Ефективното въздействие с киназа на фрагментите показва, че те обладават 5’-терминални хидроксигрупи, аналогични на тези, продуцирани в природно срещащи се реакции на раздро9 бяване.When the 840-nucleotide CAT transcript was incubated with each of the three ribosomes, efficient and highly specific cleavage occurred (Figure 5), producing 2 RNA fragments in each reaction. The size of the fragments was determined by the cleavage sites (i.e., the 139 and 696,494 and 341,662 and 173 base fragments were the 5'- and 3'-products of the KgCAT-1 to 3-catalyzed cleavage, respectively). The conditions required for this ribosome-catalyzed cleavage were analogous to those observed in natural cleavage reactions (3, 11), with more efficient cleavage occurring at elevated pH, temperature, and divalent ions (data not shown). When present in molar excess, the three ribosomes catalyzed complete and complete degradation of the CAT RNA substrate after 60 min in 50 mM Tris HCl, pH 8.0, 20 mM MgCl 2 at 50°C. Under analogous conditions with 0.1 μM substrate and 3 μM ribosomes, the T ι/ 2 of the CAT mRNA substrate was 3.5, 3.5, and 2.5 min in the presence of KgCAT -1 to 3, respectively. The ribosomal sequences were inactive against complements of the substrate RNA (i.e., the + strand), and in the form of oligonucleotides (data not shown). The 3'-terminal cleavage fragments from each ribosome-catalyzed reaction were isolated and the 5'-terminal was treated with kinase P32 (50 mM Tris HCl, pH 9, 10 mM MgCl2 , 10 mM DTT with 50 and Cl- 32 P ATP and 5 units of T4 polynucleotide kinase for 30 min at 37°C). The efficient kinase action of the fragments indicated that they possessed 5'-terminal hydroxy groups analogous to those produced in naturally occurring cleavage reactions.
Крайните нуклеотиди от фрагментите, получени чрез раздробяване на САТ последователностите с КгСАТ -1 до 3, са детерминирани. По-точно, радиобелязаните фрагменти са пречистени върху 5% полиакриламиден гел и обработени с еквивалентно количество от 500 единици на мл рибонуклеаза Т1, 25 единици на мл рибонуклеаза Т2 и 0,125 мг/мл рибонуклеаза А в 50 мМ амониев ацетат, рН 4,5 за 120 мин при 37°С. Продуктите са фракционирани на 20% полиакриламиден гел, съдържащ 25 мМ натриев цитрат, рН 3,5 и 7 моларна урея. Фигура 5в показва, че раздробяването на САТ последователността от К/САТ -1 до 3 се среща преди нуклеотидите А, и и С респективно.The terminal nucleotides of the fragments obtained by cleavage of the CAT sequences with KgCAT -1 to 3 were determined. Specifically, the radiolabeled fragments were purified on a 5% polyacrylamide gel and treated with an equivalent amount of 500 units per ml ribonuclease T1, 25 units per ml ribonuclease T2 and 0.125 mg/ml ribonuclease A in 50 mM ammonium acetate, pH 4.5 for 120 min at 37°C. The products were fractionated on a 20% polyacrylamide gel containing 25 mM sodium citrate, pH 3.5 and 7 molar urea. Figure 5c shows that cleavage of the CAT sequence from K/CAT -1 to 3 occurs before nucleotides A, and and C, respectively.
Терминалната последователност от САТ генния фрагмент е детерминирана директно, чрез частично ензимно раздробяване по позната методика /12/, използвайки база-специфично и частично рибонуклеолитично раздробяване. Последователността от фрагментите потвърждава онова раздробяване, което се среща при очакваните локации вътре в САТ РНК (не е показано).The terminal sequence of the CAT gene fragment was determined directly by partial enzymatic digestion according to a known procedure /12/, using base-specific and partial ribonucleolytic digestion. The sequence of the fragments confirms that the digestion occurs at the expected locations within the CAT RNA (not shown).
Ензимно катализиране.Enzyme catalysis.
За да се демонстрират тези рибозоми, които причиняват разграждане на САТ мРНК субстрат по каталитичен начин, всяка се инкубира с моларен излишък от субстрат, при условията, които трябва да стимулират едновременно и ефективно раздробяване и дисоцииране на продуктите. Фигура 6 показва резултатите от експеримент, в който след 75 мин при 50°С, рН 8,0 в 20 мМ М^СЦ, 10 рмола от Κζ САТ-1 са катализирали специфично раздробяване на 163 рмола от срязаната САТ м РН Киселина (от 173 бази), използвана като субстрат, за да даде 5 и 3 фрагменти от 139 и 34 бази, респективно. Средно, всяка рибозома взима участие в повече от десет единици на разграждане. След 75 мин при 50°С някои неспецифични разграждания на РНК са отбелязани благодарение на екстремалните условия, но 70% от останалите интактни РНК (163 рмола) са акумулирани като 139 базов фрагмент. Аналогични резултати са получени за Κζ САТ -2 и 3 (данни не са посочени), и така всеки действа като РНК ензим.To demonstrate that these ribosomes catalyze the cleavage of the CAT mRNA substrate, each was incubated with a molar excess of substrate, under conditions that should promote simultaneous and efficient cleavage and dissociation of the products. Figure 6 shows the results of an experiment in which, after 75 min at 50°C, pH 8.0 in 20 mM MgCl, 10 rmol of Kζ CAT-1 catalyzed the specific cleavage of 163 rmol of the cleaved CAT mRNA (of 173 bases) used as substrate to yield 5 and 3 fragments of 139 and 34 bases, respectively. On average, each ribosome was involved in more than ten cleavage units. After 75 min at 50°C, some nonspecific RNA degradation was noted due to the extreme conditions, but 70% of the remaining intact RNA (163 rmol) was accumulated as a 139 base fragment. Similar results were obtained for Kζ CAT-2 and 3 (data not shown), and thus each acts as an RNA enzyme.
Пример 3.Example 3.
Въздействие на температурата за рибозомалната активностEffect of temperature on ribosomal activity
Изпитано е въздействието на температурата върху рибозомалната активност ин витро.The effect of temperature on ribosomal activity in vitro was tested.
Проведена е серия от реакции за изпитване въздействието на рибозомите Κζ САТ -1 до 3 върху САТ РНК субстрат при 37°С и 50°С.A series of reactions were performed to test the effect of ribosomes Kζ CAT -1 to 3 on CAT RNA substrate at 37°C and 50°C.
В този експеримент, реакциите за всяка рибозома са проведени в дубликати, използвайки условията на реакцията за рнбозомално раздробяване, установени по пример 2. Едната реакция е инкубирана при 37°С, а другата - при 50°С. Пробите са извадени след 90 мин и степента на реакцията е анализирана чрез денатурационна гел електрофореза. Фигура 7 показва времето на реакцията за всяка от рибозомите КгСАТ-1 до 3 при 37°С и при 50°С. Степента на реакцията за всяка рибозома нараства с нарастването на реакционната температура.In this experiment, the reactions for each ribosome were performed in duplicate using the ribosomal fragmentation reaction conditions established in Example 2. One reaction was incubated at 37°C and the other at 50°C. Samples were removed after 90 min and the extent of the reaction was analyzed by denaturing gel electrophoresis. Figure 7 shows the reaction time for each of the ribosomes KgCAT-1 to 3 at 37°C and at 50°C. The extent of the reaction for each ribosome increased with increasing reaction temperature.
Времето, взето за 50% - но (ίι/г) разграждане на САТ РНК е изложено в таблица 1.The time taken for 50% (μl/g) degradation of CAT RNA is set forth in Table 1.
Таблица 1Table 1
Както се вижда от таблица 1, степента на реакцията рибозомите при 37°С е приблизително 20 пъти по-слаба от тази при 50°С.As can be seen from Table 1, the rate of ribosome reaction at 37°C is approximately 20 times lower than that at 50°C.
Пример 4. Влияние на дължината на разклоненията на рибозомите (или флаикиращите последователности) върху рибозомалната каталитична активност.Example 4. Influence of the length of ribosomal branches (or flagellar sequences) on ribosomal catalytic activity.
Разклоненията или флаикиращите последователности на рибозомите (област I от формулаThe branching or flagellar sequences of ribosomes (region I of formula
1) хибридизира рибозомата към мишенна РНК там, където РНК е раздробена. В този експеримент е изследван ефектът върху степента на разграждане на мишенната последователност чрез съпоставяне размера на комплементарността и съответната последователност на двойките бази на рибозомалните разклонения спрямо мишенната последователност.1) hybridizes the ribosome to the target RNA where the RNA is fragmented. In this experiment, the effect on the rate of degradation of the target sequence was investigated by comparing the size of the complementarity and the corresponding base pair sequence of the ribosomal branches to the target sequence.
Рибозомите са продуцирани с 4,8 и 12 базова комплементарност спрямо мишенната последователност КгСАТ-2 върху всяко разклонение (фигура 8а). Рибозомите са изготвени съгласно пример 2. Рибозомалната активност е опреде10 лена чрез инкубиране на рибозомалната РНК със САТ РНК, както е описано по-горе.Ribosomes were produced with 4, 8 and 12 base complementarity to the target sequence KrCAT-2 on each strand (Figure 8a). Ribosomes were prepared according to Example 2. Ribosomal activity was determined by incubating ribosomal RNA with CAT RNA as described above.
Рибозомата, която има 4 базова комплементарност върху всяко разклонение, не раздробява субстратната РНК. Рибозомата с 8 базова комплементарност на всяко разклонение раздробява САТ -субстрата както рибозомите, имащи 12 базисна комплементарност. Рибозомите с 12 базисна комплементарност раздробяват мишенна РНК по-ефективно, отколкото както е оценено при реакция ин витро с рибозомите, притежаващи по-малък брой базова комплементарност. Дори се явява необходимост от повече от четирибазова комплементарност, увеличаването иа дължината на хибридизационната област от рибозомите увеличава тяхната реакционна способност.A ribosome with 4 base complementarity on each strand does not cleave the substrate RNA. A ribosome with 8 base complementarity on each strand cleaves the CAT substrate as well as ribosomes with 12 base complementarity. Ribosomes with 12 base complementarity cleave target RNA more efficiently than is assessed by in vitro reactions with ribosomes with fewer base complementarities. Even though more than four base complementarity is required, increasing the length of the hybridization region of the ribosome increases its reactivity.
Във втория експеримент, ефективността на рибозомите, имащи а/ комплементарност до цялата дължина от САТ транскрибираната мишенна РНК и в/ са изследвани мултиплени каталитични области.In the second experiment, the efficiency of ribosomes having a/ complementarity to the full length of the CAT transcribed target RNA and b/ multiple catalytic domains were examined.
Избрани са четири СиС мишенни сайта в САТ РНК последователности. Рибозомални каталитични области срещу тези сайтове са инсертирани в пълна безсмислена /-/ последователност за САТ транскрибта и е изпитана каталитичната активност.Four CsC target sites in CAT RNA sequences were selected. Ribosomal catalytic regions against these sites were inserted into a complete nonsense /-/ sequence for the CAT transcript and catalytic activity was tested.
Избраните четири сайта са трите точно определени чрез КгСАТ -1 до 3, описани по-рано, и по-натагьк сайтовете, които могат да бъдат представени както следва:The four sites selected are the three precisely defined by KgSAT -1 to 3, described earlier, and further sites, which can be presented as follows:
Нови САТ сайтове * 192New CAT sites * 192
Н18 Н18 А1а Уа1 Сух Азр С1уH18 H18 A1a Ua1 Dry Azr S1u
5‘ 3‘ сли ели ссс сис иси оди сос където 192 се отнася до аминокиселина 192 и САТ полипептида и се отнася до сайта на раздробяване.5' 3' sli eli sss sis isio odi sos where 192 refers to amino acid 192 of the CAT polypeptide and refers to the cleavage site.
Олигорибонуклеотидите, съдържащи рибозомни каталитични области и покриващи всяка от тези сайтове на раздробяване, са използвани за М13 мутагенетични експерименти за получаване на последователност, съдържаща пълният компелемент от САТ последователността, но с четирите рибозомални каталитични области, инсертирани в тях. М13 мутагенеза е представен чрез свързване на олигонуклеотидите, съдържащи рибозомните инсерции към едноверижни М13 ДНК, съдържащи урацил, последвано от синтеза на комплементарни ДНК, съдържащи инсерцията. Комплементарните ДНК са възстановени, следвайки клонирането в известен щам на ЕзсЬепсМа соП (13).Oligoribonucleotides containing ribosomal catalytic regions and covering each of these cleavage sites were used for M13 mutagenesis experiments to produce a sequence containing the full complement of the CAT sequence, but with the four ribosomal catalytic regions inserted into them. M13 mutagenesis was performed by ligation of the oligonucleotides containing the ribosomal inserts to single-stranded M13 DNA containing uracil, followed by synthesis of complementary DNAs containing the insert. The complementary DNAs were recovered following cloning into a known strain of Escherichia coli (13).
Резултантната двойно-верижна с ДНК е клонирана в един ин витро експресионен вектор за получаване на рибозомална РНК, използвайки Т7 полимеразна транскрибционна система. Рибозомната активност е определена чрез инкубация на рибозомна РНК със САТ транскрибция, послеодвано от гел електрофореза на реакционната смес след глиоксално третиране за денатуриране на нуклеинови киселини.The resulting double-stranded DNA was cloned into an in vitro expression vector to produce ribosomal RNA using the T7 polymerase transcription system. Ribosomal activity was determined by incubation of ribosomal RNA with CAT transcription, followed by gel electrophoresis of the reaction mixture after glyoxal treatment to denature nucleic acids.
Автолитично раздробяване е проявено при всички от очакваните сайтове на САТ транскрибцията. Съответно, фланкиращите последователности от разклоненията или рибозомите могат да се простират по продължение на цялата дължина от РНК транскрибта, който е подложен на раздробяване.Autolytic cleavage is observed at all of the expected sites of CAT transcription. Accordingly, flanking sequences from the branching or ribosomal regions may extend along the entire length of the RNA transcript that undergoes cleavage.
Фигура 9 схематично показва продукцията на каталитичните безсмислени РНК, съдържащи всяка от четирите рибозоми. Каталитичните безсмислени РНК съдържат приблизително 900 бази.Figure 9 schematically shows the production of catalytic nonsense RNAs containing each of the four ribosomes. Catalytic nonsense RNAs contain approximately 900 bases.
При горните условия на реакцията, рибозомалните и мишенни последователности формират високо молекулни тегловни комплекси вероятно чрез екстензивно формиране на двойки бази. Третиране с оглед силно денатуриране, такова като глиоксално третиране се препоръчва за разпадане на реакционните продукти по време на електрофорезата.Under the above reaction conditions, ribosomal and target sequences form high molecular weight complexes, probably through extensive base pairing. A strong denaturing treatment, such as glyoxal treatment, is recommended to break down the reaction products during electrophoresis.
Пример 5. Мишенни последователности за рибозомално раздробяване.Example 5. Target sequences for ribosomal fragmentation.
Мотивът СиА в мРНК е изпробван, за да се установи дали рибозомата ще въздейства на разграждането на ДНК при тази последователност.The CiA motif in mRNA was tested to determine whether the ribosome would affect DNA degradation at this sequence.
Специфичният сайт в САТ мРНК, включващ мотивът СиА (фигура 10а) е избран и една съответна рибозомна последователност е изготвена и изпробвана за активност. Рибозомите съдържат разклонения от 8 рибонуклеотида.The specific site in the CAT mRNA containing the Cia motif (Figure 10a) was selected and a corresponding ribosomal sequence was prepared and tested for activity. Ribosomes contain branches of 8 ribonucleotides.
Синтетични олигонуклеотиди, кореспондиращи на рибозомите от фигура 10, са изготвени съгласно пример 2 и двойноверижна сДНК е клонирана в един ин витро експресионен вектор (рОЕМ 4,вж.по-горе) в Е.соП, за да продуцира рибозомна РНК, използвайки Т7 полимеразна транскрибционна система. Рибозомалната активност е детерминирана чрез инкубация на рибозомна РНК със САТ мРНК, последвано от гел електрофореза на реакционната смес, както е описано по-горе.Synthetic oligonucleotides corresponding to the ribosomes of Figure 10 were prepared according to Example 2 and the double-stranded cDNA was cloned into an in vitro expression vector (pOEM 4, see above) in E. coli to produce ribosomal RNA using the T7 polymerase transcription system. Ribosomal activity was determined by incubation of ribosomal RNA with CAT mRNA, followed by gel electrophoresis of the reaction mixture as described above.
Рибозомите предизвикват разграждане на СиА мишенния сайт (не е показано). Съответно, мотивът СиА в РНК е субстрат за рнбозоми от настоящото изобретение. Това не е напълно очаквано докато един природно установен сайт в сателитна РНК от вирус, поразяващ люцерната изисква разпознаване на США сайта.Ribosomes induce cleavage of the Cia target site (not shown). Accordingly, the Cia motif in RNA is a substrate for ribosomes of the present invention. This is not entirely unexpected since a naturally occurring site in satellite RNA from an alfalfa virus requires recognition of the Cia site.
Аналогично на това, Сии мотив в САТ РНК мишенна последователност е тестуван с подходяща рибозома (вж. фигура 10в) и предизвиква раздробяване.Similarly, a Cii motif in the CAT RNA target sequence was tested with a suitable ribosome (see Figure 10c) and caused cleavage.
Пример 6. Рибозомно разграждане на вирусна РНК.Example 6. Ribosomal degradation of viral RNA.
Вирусна РНК, по-специално от вируса по кората на цитрусови растения, е раздробена, използвайки рибозомите от настоящото изобретение.Viral RNA, particularly from citrus rind virus, is fragmented using the ribosomes of the present invention.
Два СиС мишенни сайта са избрани от вируса по кората на цитрусови (СЕУ). Избран е също и един сайт от комплементарна верижна последователност. Рибозомите са изготвени срещу всички тези сайтове и изпитани за активност. Рибозомите са означени като СЕУ9х/ + /, СЕУ9х/-/ и СЕУ25х/ + /. Фигура 11 показва трите сайта на раздробяване в СЕУ РНК за всяка от тези рибозоми.Two CiS target sites were selected from citrus peel virus (CWV). One site from the complementary strand sequence was also selected. Ribosomes were prepared against all of these sites and tested for activity. The ribosomes were designated CWV9x/ + /, CWV9x/-/ and CWV25x/ + /. Figure 11 shows the three cleavage sites in CWV RNA for each of these ribosomes.
Рибозомите са изготвени съгласно предишни методи. Рибозома КгСЕУ25х/ + / е показана на фигура 12. Рибозомата раздробява ОиС мотива в нуклеотид 116 от СЕУ РНК.Фигура 126 показва раздробяването на СЕУ РНК с рибозома Р КгСЕУ9х/+/. Не е наблюдавано раздробяване с рибозома КгСЕУ9х/-/.Ribosomes were prepared according to previous methods. Ribosome KgCEU25x/+/ is shown in Figure 12. The ribosome cleaves the OiS motif at nucleotide 116 of CEU RNA. Figure 126 shows cleavage of CEU RNA by ribosome P KgCEU9x/+/. No cleavage was observed with ribosome KgCEU9x/-/.
Експериментът показва, че рибозомите са активни срещу мишенни последователности на РНК от различни източници. Това се очаква, т.к. всички РНК са формирани от базични рибонуклеотидни строителни блокове от адении, гуанин, цитозин и урацил, независимо от произхода им от животно, растение или микроорганизъм.The experiment shows that ribosomes are active against target RNA sequences from a variety of sources. This is expected, as all RNAs are formed from the basic ribonucleotide building blocks of adenine, guanine, cytosine and uracil, regardless of their origin from an animal, plant or microorganism.
Пример 7. Примери и рибозоми, притежаващи различни каталитични области.Example 7. Examples and ribosomes possessing different catalytic regions.
Рибозомата, насочена срещу САТ-2 сайт е изготвена, използвайки каталитична област на последователност от сателитната РНК от вируса на средиземноморската петниста болест по детелината (ЗСМоУ). Дванадасетбазова комплементарност от рибозомална фланкираща последователност е инкорпорирана в структурата на рибозомата КгЗСМоУ. Рибозомите К2САТ -2 и КгЗСМоУ са показани на фигура 13а и 136 респективно. Областта на бримката от КгЗСМоУ съдържа 5 нуклеотида, имащи последователността АААиС, в контраст с бримката от КгСАТ-2, която съдържа четири нуклеотида, имащи последователността АСАО. В допълнение, КтДСМоУ съдържа С в каталитичната област, на мястото на и в КгСАТ-2. Различните последователности в КгЗСМоУ, когато са сравнени с КгСАТ-2, са маркирани.The ribosome targeting the CAT-2 site was constructed using the catalytic region of a satellite RNA sequence from Mediterranean clover spot disease virus (MCSV). Twelve-base complementarity from the ribosomal flanking sequence was incorporated into the structure of the KgMSV ribosome. The K2 CAT-2 and KgMSV ribosomes are shown in Figure 13a and 13b, respectively. The loop region of KgMSV contains 5 nucleotides having the sequence AAAAiC, in contrast to the loop of KgSAT-2, which contains four nucleotides having the sequence ACAO. In addition, KmMSV contains a C in the catalytic region, in place of the and in KgSAT-2. The different sequences in KgMSV when compared to KgSAT-2 are highlighted.
ΚζδΟΜον са продуцирани съгласно пример 2. Кг8СМоУ е активна, продуцираща два продукта на раздробяване, както се очаква.KzSOMon were produced according to Example 2. KzSOMon was active, producing two cleavage products as expected.
В друг експеримент, вирусът по кората на цитрусови (СЕУ), имащ мишенен сайт при нуклеотид 336 в нейната комплементарна РНК, е раздробен, използвайки рибозома /КгСЕУг/, който притежава последователността, установена на фигура 14а. Областта иа бримката, означена с буква Ь на фигура 14 съдържа 6 нуклеотида, които притежават последователност 3’ -ССТАТА -5’. Това е различно от областта на 8ТовКУ, която съдържа четири нуклеотида, конто имат последователността 3’-АОАО-5*. Тази рибозома раздробява мишенна СЕУ комплементарна РНК при позиция -336, както е показано на електрофоретичния профил от фигура 146.In another experiment, citrus peel virus (CEV), which has a target site at nucleotide 336 in its complementary RNA, was cleaved using a ribosome (CevCEV) that has the sequence shown in Figure 14a. The loop region labeled b in Figure 14 contains 6 nucleotides that have the sequence 3'-CSTATA-5'. This is different from the CevCEV region, which contains four nucleotides that have the sequence 3'-AOA-5'. This ribosome cleaves the CEV target complementary RNA at position -336, as shown in the electrophoretic profile of Figure 14a.
Този експеримент показва, че броят на нуклеотидите и нуклеотидните последователности от областта на бримката е важен за рибозомната активност. В тези експерименти, рибозомата е получена съгласно методите, описани погоре в описанието.This experiment shows that the number of nucleotides and nucleotide sequences of the loop region are important for ribosomal activity. In these experiments, the ribosome was prepared according to the methods described above in the specification.
В друг експеримент е изследван ефектът от образуването на двойките бази в каталитичната област (областта на ствола) за рибозомалната активност.In another experiment, the effect of base pairing in the catalytic region (stem region) on ribosomal activity was investigated.
Създадена е и е изследвана модифицирана рибозома, кореспондираща на КгСАТ-2, но съдържаща четири допълнителни двойки бази. На фигура 15а последователността от рибозомата КгСАТ-2 е показана хибридизирана към мишенната САТ РНК. Тестуването на рибозомата е показано на 156, с допълнителна двойка бази. Тестуването на рибозомата показва сравнителна активност с тази на КгСАТ-2. Това означава, че областта от двойки бази от каталитичния регион може да бъде с различна дължина, без да въздейства на каталнтнчната активност.A modified ribosome corresponding to KgCAT-2, but containing four additional base pairs, has been constructed and studied. In Figure 15a, the sequence of the KgCAT-2 ribosome is shown hybridized to the target CAT RNA. The ribosome is shown as 156, with the additional base pair. The ribosome is tested to show comparable activity to that of KgCAT-2. This means that the base pair region of the catalytic region can be of different lengths without affecting catalytic activity.
Стабилните ин виво форми (данни не са приведени) от ЗТовРУ иа РНК транскрибти, експресирани в трансгенни растения са предимно кръгови, благодарение вероятно на свързването на 5’ и 3’ края. Ето защо, използването на два автолитични сайта на разграждане, фланкирайки желана последователност в една ин виво РНК транскрибцкя като че води до циркуларизация на продукта, който може да даде по-висока стабилност от лннеарните транскрибти. Този подход водн към нов метод за ин виво стабилизация на рибозомните последователности. Наречен е циркуларизацияThe stable in vivo forms (data not shown) of the 3TovRU and RNA transcripts expressed in transgenic plants are predominantly circular, probably due to the joining of the 5' and 3' ends. Therefore, the use of two autolytic cleavage sites flanking a desired sequence in an in vivo RNA transcript seems to lead to circularization of the product, which may confer higher stability than linear transcripts. This approach has led to a novel method for the in vivo stabilization of ribosomal sequences. It is termed circularization.
Пример 8. Активност на рибозомите ин виво.Example 8. Activity of ribosomes in vivo.
Плазмиди, съдържащи антн-САТ (САТ -хлорамфеникол ацетилтрансфераза) или комбиниран антн-САТ (рибозомален ген, вж. по-долу), са въведени в тютюневи протопласти в същото количество и пропорции, релативни една на друга, заедно с друг плазмид, който съдържа функционална САТ генна конструкция. САТ активността е измерена и сравнена с нивото на базите от генната активност.Plasmids containing anti-CAT (CAT -chloramphenicol acetyltransferase) or a combined anti-CAT (ribosomal gene, see below) were introduced into tobacco protoplasts in the same amount and proportions relative to each other, together with another plasmid containing a functional CAT gene construct. CAT activity was measured and compared to the level of gene activity bases.
Материали и методи, а/ Електропорационни и САТ -проби. Представени са както е описано в /14/. По-специално, протопласти от ЬНсоПапа р1итЬа81тГоНа линия Т5 са изготвени от двудневна суспензионна култура, суспендирана в 10 мМ НЕРЕ5, рН 7,2, 150 мМ ИаС1, 0,2М манитол и допълнена до гъстота 3.10б/мл. Електропорацията е проведена при въздействие за 50 м с прав ток при 250ν. Протопластите са разредени десетократно и култивирани за 20 часа при 26°С на тъмно. Те са разкъсани посредством въздействие с ултразвук (соиикация) и от тях е получен екстракт. Екстрактите са нормализирани за протеиново съдържание и изпитани за САТ активност ии витро посредством 14С-хлорамфеникол и ацетил СоА. Реакционните продукти са разделени чрез тънкослойна хроматография и визуализирани чрез авторадиография. Степента на реакцията е оценена по продукцията на радиоактивния продукт, получен от Схлорамфеииколиа матрица.Materials and methods, a/ Electroporation and CAT assays. They were performed as described in /14/. Specifically, protoplasts of L. cochlear implant line T5 were prepared from a two-day suspension culture, suspended in 10 mM HEPE, pH 7.2, 150 mM NaCl, 0.2 M mannitol and supplemented to a density of 3.10 b /ml. Electroporation was performed by applying a direct current for 50 m at 250 V. The protoplasts were diluted tenfold and cultured for 20 h at 26°C in the dark. They were disrupted by sonication and an extract was obtained from them. The extracts were normalized for protein content and assayed for CAT activity in vitro using 14 C-chloramphenicol and acetyl CoA. The reaction products were separated by thin layer chromatography and visualized by autoradiography. The extent of the reaction was assessed by the production of radioactive product obtained from the Chloramphenicol matrix.
б/ Гении конструкции.b/ Genius constructions.
Гении конструкции са въведени в 0,1 м1 протопластна суспензия като плазмидна ДНК, която е пречистена от бактерии чрез екстракция и двукратно центрофугиране с СяС1 в равновесен плътностеи градиент. Те са ресуспендирани в 10 мМ Трис/1мМ ЕДТА/рН = 7,5 за използване.Gene constructs were introduced into 0.1 ml of protoplast suspension as plasmid DNA, which was purified from bacteria by extraction and centrifugation twice with ClCl in an equilibrium density gradient. They were resuspended in 10 mM Tris/1 mM EDTA/pH = 7.5 for use.
Активната САТ генна конструкция е получена от плазмид, означен като рСАТ7 + . Той е изолиран чрез фузия на САТ генна последователност от плазмид рСМ4 /15/ в плазмида ρ1353Ν, получен от ρ355Ν /16/, така че тази генна конструкция е:The active CAT gene construct was derived from a plasmid designated pCAT7+. It was isolated by fusing the CAT gene sequence from plasmid pCM4 /15/ into plasmid ρ1353Ν, derived from ρ355Ν /16/, so that this gene construct is:
355 се отнася до 355СаМУ (вируса на мозаичната болест по цветното зеле) промотора, N08 към безпалиново-синтетазен полиаденилизационен сигнал, Т/С към транскрибцията.355 refers to the 355CaMU (cauliflower mosaic virus) promoter, N08 to the bespalin synthetase polyadenylation signal, T/C to transcription.
По продължение на рСАТ7 + с 0,2 и§ са добавяни различни гении конструкции както е описано по-долу. Гениите конструкции се съдържат вътре в плазмидите със следното означение.Various gene constructs were added to pCAT7+ with 0.2 µg as described below. The gene constructs are contained within plasmids with the following designation.
Ρ.Ι358Ν - Това е векторен плазмид, картата на който е показана на фигура 16, съдържащ 358 СаМУ промотор и растително безпалиновосинтетазен 3 полиаденилизационен сигнал, който може да бъде представен както следва:P.Ι358Ν - This is a vector plasmid, the map of which is shown in Figure 16, containing the 358 CaMU promoter and a plant bespalin synthetase 3 polyadenylation signal, which can be represented as follows:
рСАТ7 - Този плазмид съдържа САТ генна последователност, включена в ρ1358Ν, така че тази транскрибция да резултира в получаването на безсмислени САТ РНК, които могат да бъдат представени както следва:pCAT7 - This plasmid contains the CAT gene sequence inserted into ρ1358Ν, such that transcription results in the production of nonsense CAT RNAs, which can be represented as follows:
рСАТ7 - Този плазмид съдържа САТ генна последователност, включена в ρ1355Ν, така че тази транскрибция да резултира в получаването на безсмислени САТ РНК, които могат да бъдат представени както следва:pCAT7 - This plasmid contains the CAT gene sequence inserted into ρ1355Ν, such that transcription results in the production of nonsense CAT RNAs, which can be represented as follows:
рСАТ19 - Той съдържа САТ-гена с четири каталитнчни рибозомни области, включени в него ( вж. пример 4 и фигура 9), инсертирани в ρΙ358Ν, такива, че транскрибцията да резултира в продукцията на безсмислени САТ РНК, съдържащи четири каталитнчни рибозомни области, представени както следва:pCAT19 - It contains the CAT gene with four catalytic ribosomal regions included therein (see Example 4 and Figure 9), inserted into pΙ358Ν, such that transcription results in the production of nonsense CAT RNAs containing four catalytic ribosomal regions, represented as follows:
електропорация. Активността е изразена като процент на конвертирал хлормафениколен субстрат в едночасова проба.electroporation. Activity is expressed as the percentage of converted chloramphenicol substrate in a one-hour sample.
Резултати. Следната таблица показва релативните САТ активности в клетки 20 часа след 5Results. The following table shows the relative CAT activities in cells 20 hours after 5
Таблица 2Table 2
Щ плазмйд, подложен на електропорацияElectroporated plasmid
Третиране рСАТ7+ ρ1358ΝTreatment pCAT7+ p1358Ν
1А1A
1В1B
2А 0,2 182A 0.2 18
2В 0,2 182B 0.2 18
ЗА 0,2 9FOR 0.2 9
ЗВ 0,2 9ZV 0.2 9
4А 0,24A 0.2
4В 0,24V 0.2
5А 0,2 95A 0.2 9
5В 0,25V 0.2
6А 0,26A 0.2
6В 0,2 (за всяко третиране А и В са дубликати)6B 0.2 (for each treatment A and B are duplicates)
От тези резултати могат да бъдат направени следните изводи.The following conclusions can be drawn from these results.
Въвеждането на САТ генната конструкция резултира в забележителна САТ активност - сравнени 2А,В с 1А,В. Има вариабилност между дубликатите. От тенденцията, видна от другите проби (вж.следващите изводи), тя е като тези от 2А и показва наднормена активност.The introduction of the CAT gene construct resulted in remarkable CAT activity - comparing 2A,B with 1A,B. There is variability between the duplicates. From the trend seen in the other samples (see the following conclusions), it is like those of 2A and shows above-normal activity.
Съпътстващото въвеждане на една безсмислена генна конструкция резултира в увеличаване нивото на активността - сравни ЗА,В и 4А,В с 2В. Размерът на увеличението е свързан директно с нивото на добавената като плазмйд безсмислена генна конструкция - сравни ЗА, В и 4А,В.The concomitant introduction of a nonsense gene construct results in an increase in the level of activity - compare 3A,B and 4A,B with 2B. The magnitude of the increase is directly related to the level of the nonsense gene construct added as a plasmid - compare 3A,B and 4A,B.
Съпътстващото въвеждане на комбинирани безсмислени/рибозомни гении конструкции резултира в увеличаване на генната активност сравни 5А,В и 6А,В с 2В. Нещо повече, увеличението е по-изразено от кореспондиращото ниво на безсмислената гениа конструкция - сравни 5А,В с ЗА,В и 6А,В с 4А,В.Concomitant introduction of combined nonsense/ribosomal gene constructs results in an increase in gene activity compare 5A,B and 6A,B with 2B. Moreover, the increase is more pronounced than the corresponding level of the nonsense gene construct - compare 5A,B with 3A,B and 6A,B with 4A,B.
Средните резултати за четири ин виво експеримента са показани на фигура 17. На тези фи10 рСАТ7- рСАТ19 % конверсияThe average results for four in vivo experiments are shown in Figure 17. In these experiments, pCAT7-pCAT19 % conversion
2828
3232
2626
1919
1919
2222
1414
16 тури контрола означава въздействие 2, безсмислен въздействие 4, каталитичен въздействие 6 и ниво въздействие 1.16 turns of control means impact 2, meaningless impact 4, catalytic impact 6 and impact level 1.
Каталитичната рибозома инхибира САТ активността в средно 47%, сравнено със средното число 34% за една безсмислена рибозома.The catalytic ribosome inhibits CAT activity by an average of 47%, compared to an average of 34% for a nonsense ribosome.
Въвеждането на ген, произхождащ от рибозома в растителна клетка, инхибира активността на гените, срещу които те са насочени. Нещо, повече, инхибицията е по-висока от тази за кореспондиращата безсмислена РНК молекула.Introducing a ribosome-derived gene into a plant cell inhibits the activity of the genes it targets. What's more, the inhibition is higher than that for the corresponding nonsense RNA molecule.
Тези резултати показват, че рибозомите ще са активни в клетки на растения, животни или микроорганизми срещу определен кръг от мишенни РНК молекули.These results indicate that ribosomes will be active in plant, animal, or microbial cells against a specific range of target RNA molecules.
Механизмите на въздействие на рибозомите в този пример не са ясни. Например, безсмислената рибозома може да се хибридизира необратимо с мишениа РНК и да катализира раздробяването на фосфодиестерната връзка при един или повече селекционирани мишенни сайта по продължение на мишенната РНК. Обратно, целуларните ензими могат да развият безсмислена РНК от тяхната мишениа последователност, така че мишенната последователност е разединена на две или повече фрагмента.The mechanisms of action of ribosomes in this example are not clear. For example, a nonsense ribosome may irreversibly hybridize to a target RNA and catalyze the cleavage of a phosphodiester bond at one or more selected target sites along the target RNA. Conversely, cellular enzymes may cleave nonsense RNA from their target sequence, such that the target sequence is cleaved into two or more fragments.
Пример 9. Активност ин виво на рибозоми в животински клетки.Example 9. In vivo activity of ribosomes in animal cells.
В този пример се демонстрира активността на рибозомите при ннактнвация на мишенна РНК в клетки на животни (бозайници).This example demonstrates the activity of ribosomes in inactivating target RNA in animal (mammalian) cells.
Материали и методи. Активните генни конструкции, кодиращи рибозоми, са трансферирани в диви подходящи клетки от клетъчна линия от малки маймунки СО31 посредством електропорация. В този метод, 3.106/мл СО31 клетки, суспендирани в буферен разтвор с 10% РС8(фетален телешки серум), са поставени в контакт с различни генни конструкции и е приложен електрически заряд, за да предизвика електропорация на ДНК в клетките. Трансфектираните клетки са инкубирани при 37°С за 48 часа в хранителна среда преди изпитване на САТ и луциферазна активност.Materials and Methods. Active gene constructs encoding ribosomes were transferred into wild-type competent cells of the monkey cell line CO31 by electroporation. In this method, 3.10 6 /ml CO31 cells suspended in a buffer solution with 10% PC8 (fetal calf serum) were contacted with the various gene constructs and an electrical charge was applied to induce electroporation of DNA into the cells. The transfected cells were incubated at 37°C for 48 hours in culture medium before assaying for CAT and luciferase activity.
САТ генната конструкция е получена от плазмида, означен като рТК САТ /18/. Този плазмид е получен чрез въвеждане иа САТ генна последователност в плазмид рЗУ2, така че да е под контрола на тимидин киназен промотор на вируса херпес симплекс.The CAT gene construct was derived from a plasmid designated pTK CAT /18/. This plasmid was obtained by inserting the CAT gene sequence into plasmid pZU2 so that it was under the control of the herpes simplex virus thymidine kinase promoter.
Генните конструкции, кодиращи рибозоми, са получени на основата ена плазмид р8У232А /19/, съдържащ луциферазен ген, разтворен в 8У40 по-ранен промотор. ДНК, кодираща рибозоми, е свързана в Хоа1 сайт при 3 края от луциферазния ген съгласно стандартните методи иа МатаНз е! а1 /7/.The gene constructs encoding ribosomes were prepared based on a plasmid p8Y232A (19) containing the luciferase gene fused to the 8Y40 early promoter. The DNA encoding ribosomes was ligated into a Hoa1 site 3' from the luciferase gene according to standard methods and MataH3 el a1 (7).
Следните конструкции са изготвени, използвайки стандартни техники на МашаНа е!.а1./8ирга/:The following constructions were made using standard MashaNa e!.a1./8irga/ techniques:
рРС58 - този плазмиден вектор съдържа ДНК, кодираща рибозомата КгСАТ-1, разтворена откъм 3*-края от луциферазния ген в нефункционална ориентация. Това може да бъде представено както следва:pPC58 - this plasmid vector contains DNA encoding the ribosome KrCAT-1, fused 3'-terminally from the luciferase gene in a non-functional orientation. This can be represented as follows:
като 232А се отнася до р8У232А последователност. 8У40 ранен се отнася до по-ранен промотор от 8У40 и малък Т е ДНК, кодираща малката Т последователност, произхождаща от 8У40. Тази конструкция резултира в продуциране на РНК молекула, кодираща луцифераза и рибозомата КгСАТ -1, по-късно ориентирана така както се очаква да бъде каталитична.with 232A referring to the p8Y232A sequence. 8Y40 early refers to the early promoter of 8Y40 and small T is the DNA encoding the small T sequence derived from 8Y40. This construct results in the production of an RNA molecule encoding luciferase and the ribosome KrCAT-1, later oriented as expected to be catalytic.
рРС1-6 - Този плазмид е същият както рРС58 с изключение на това, че ΚχΟΑΤ -1 е заместен с КгСАТ -3 в смислена ориентация (5’-3’).pPC1-6 - This plasmid is the same as pPC58 except that KxCAT-1 is replaced with KgCAT-3 in the sense orientation (5'-3').
рРС20 - Този плазмид е същият както рРС1 6 с изключение на това, че КгСАТ-З е заместен с КгСАТ -2, който има единадесет нуклеотидни фланкиращи последователности.pPC20 - This plasmid is the same as pPC16 except that KgCAT-3 is replaced with KgCAT-2, which has eleven nucleotide flanking sequences.
рРС12 - Този плазмид е същият както рРС20 с изключение на това, че рибозомата ΚζΟΑΤ-2 съдържа дванадесет нуклеотндни фланкиращи последователности.pPC12 - This plasmid is the same as pPC20 except that the ribosome KζΟAT-2 contains twelve nucleotide flanking sequences.
рРС50 - Този плазмид съдържа САТ гена с четири каталитични рибозомни области, включени в него (вж. пример 4 и пример 9) в смислената ориентация (5’-3’), която при транскрибция води до неактивна рибозома.pPC50 - This plasmid contains the CAT gene with four catalytic ribosomal regions incorporated into it (see example 4 and example 9) in the sense orientation (5'-3'), which upon transcription results in an inactive ribosome.
Този плазмид може да бъде представен както следва:This plasmid can be represented as follows:
не каталитична РНК рРС54 - Този плазмид е същият като рРС50, с изключение на това, че САТ генът и рибозомните области са в безсмислена (3’-5’) активна ориентация.non-catalytic RNA pPC54 - This plasmid is the same as pPC50, except that the CAT gene and ribosomal regions are in a nonsense (3’-5’) active orientation.
рРС64 - Този плазмид обладава ЗУ40 промотор и полиаденилизационни сигнали с рРС50 и съдържа див тип САТ ген с неинсертнрани рибозомни области. Този ген е с безсмислена ориентация и по този начин не продуцира САТ протеин.pPC64 - This plasmid possesses the ZU40 promoter and polyadenylation signals with pPC50 and contains the wild-type CAT gene with uninserted ribosomal regions. This gene is in a nonsense orientation and thus does not produce CAT protein.
рРС65 - Този плазмид е същият както рРС64 с изключение на това, че дивият тип САТ ген е в смислова (5’-3’) ориентация и е така продуктивен за САТ протеина.pPC65 - This plasmid is the same as pPC64 except that the wild-type CAT gene is in the sense (5'-3') orientation and is thus productive of the CAT protein.
Изследвания.Research.
Луциферазната активност е изпитана съгласно методите на Ое \Уе1 е1 а1. (8ирга). По-специално, СОЗ клетки са лизирани за 48 часа след трансфекция и клетъчните лизати са инкубирани с луциферии, субстрат от луцифераза, като преброяването се осъществява със сцннтилационен брояч. САТ активността е също така измервана, използвайки СО клетъчни лизати (клетъчни лизати се разделят на две и всяка порция се изпитва за луциферазна или САТ активност) съгласно метода на 31е1£Ь, МЛ. /20/.Luciferase activity was assayed according to the methods of Oe \Ue1 e1 a1. (Spirga). Specifically, CO3 cells were lysed 48 hours after transfection and the cell lysates were incubated with luciferase, a substrate for luciferase, and counted in a scintillation counter. CAT activity was also measured using CO cell lysates (cell lysates were divided into two and each portion was assayed for luciferase or CAT activity) according to the method of Spirga, ML. /20/.
Изпитванията ин виво показаха, че рРС58 и рРС4 не въздействат върху САТ активността в трансферните клетки. Тази активност е означена като 100% САТ активност и 0%-на САТ супресия. САТ активността в клетки, трансфектирани с други плазмиди е измерена свързано с рРС58. Процентът от САТ супресията е измерен по следния начин:In vivo assays showed that pPC58 and pPC4 did not affect CAT activity in transfected cells. This activity was referred to as 100% CAT activity and 0% CAT suppression. CAT activity in cells transfected with other plasmids was measured relative to pPC58. The percentage of CAT suppression was measured as follows:
100 САТ \ тест х 100100 SAT \ test x 100
САТ / контрола ' нормализирано към луциферазната активност. САТтест = САТ изпитва резултатите за тест конструктите. САТюнтрол* = САТ изпитва резултатите за контролните конструкти (рРС4 и рРС58).CAT / control ' normalized to luciferase activity. CATtest = CAT test results for the test constructs. CATcontrol* = CAT test results for the control constructs (pPC4 and pPC58).
Луциферазната продукция е един вътрешен контрол за електропорация и дава възможност за измерване на рибозомиата продукция вътре 10 във всяка индивидуална тъканна култура, подложена на електропорация.Luciferase production is an internal control for electroporation and allows for measurement of ribosomal production within each individual tissue culture subjected to electroporation.
РезултатиResults
Експеримент I.Experiment I.
μ% плазмид, подложен на електропорация /1,5.106 клеткиμ% plasmid electroporated /1.5.10 6 cells
Експеримент II.Experiment II.
μ 8 плазмидна електропорация/1,5.10б клеткиμ 8 plasmid electroporation/1.5.10 b cells
Третираната от 5 до 10 са проведени в дубликати и са дадени средните стойности.Treatments 5 to 10 were performed in duplicate and the average values are given.
Експеримент III.Experiment III.
μ β плазмидна електропорация /1,5.106 клеткиμ β plasmid electroporation /1.5.10 6 cells
Третиранията са проведени пет пъти и са дадени средните стойности.The treatments were performed five times and the average values are given.
Експеримент IV.Experiment IV.
Всяко от третиранията от 13 до 16 са проведени четири пътиEach of the treatments from 13 to 16 was performed four times.
Много експерименти са проведени с ТК промотор от рТКСАТ, заместен с човешки металотионен промотор. Когато тази САТ конструкция е ко-трансферирана в СО1 клетки с плазмиди, кодиращи една или повече рибозоми, е наблюдавано увеличение на САТ активността.Many experiments have been performed with the TK promoter from pTKSAT replaced with the human metallothionein promoter. When this SAT construct was co-transfected into CO1 cells with plasmids encoding one or more ribosomes, an increase in SAT activity was observed.
Горните резултати ясно демонстрират ин виво инактивиращата активност на рибозомите в животински клетки.The above results clearly demonstrate the in vivo ribosome inactivating activity in animal cells.
Независимо от липсата на ефективност ин виво на рибозомите, за която се счита, че е причинена от една или повече каталитични области, които са способни да раздробят мишенна РНК, присъствието на такива области в безсмислената” РНК тип рибозома може не винаги да води до раздробяване ин виво, ако цялата РНК/безсмислена РНК молекула не взима участие. Независимо от това дали молекулата взима участие или не, горните примери демонстрират липсата на ефект на инактивация на мишенната РНК. Изобретението е приложимо за всички рибозоми, които имат каталитични области, способни да причинят раздробяване и хибридизационна област, независимо от това дали раздробяването действително се проявява в мишенната РНК. Т.е. хибридизационната област може да бъде толкова голяма, че да осигури съвместното съществуване на комбинация РНК (рибозома и да се предотврати раздробяването на мишенната РНК на различни компоненти, дори ако каталитичната област е способна да причини раздробяването.Despite the lack of in vivo efficiency of ribosomes, which is believed to be caused by one or more catalytic regions that are capable of cleaving target RNA, the presence of such regions in the "nonsense" RNA type ribosome may not always lead to cleavage in vivo if the entire RNA/nonsense RNA molecule is not involved. Regardless of whether the molecule is involved or not, the above examples demonstrate the lack of inactivation effect on the target RNA. The invention is applicable to all ribosomes that have catalytic regions capable of causing cleavage and a hybridization region, regardless of whether cleavage actually occurs in the target RNA. That is, the hybridization region may be so large as to ensure the coexistence of the RNA (ribosome) combination and to prevent the cleavage of the target RNA into different components, even if the catalytic region is capable of causing cleavage.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPI591187 | 1987-12-15 | ||
| AUPJ995088 | 1988-08-19 | ||
| AUPJ035388 | 1988-09-09 | ||
| AUPJ130488 | 1988-11-04 | ||
| AUPJ133388 | 1988-11-07 | ||
| PCT/AU1988/000478 WO1989005852A1 (en) | 1987-12-15 | 1988-12-14 | Ribozymes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG51160A3 true BG51160A3 (en) | 1993-02-15 |
Family
ID=27507392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG092238A BG51160A3 (en) | 1987-12-15 | 1990-06-15 | METHOD FOR OBTAINING RIBOSOMES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG51160A3 (en) |
-
1990
- 1990-06-15 BG BG092238A patent/BG51160A3/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7431891B2 (en) | High-specificity genome editing using chemically modified guide RNAs | |
| JP7579820B2 (en) | Guide RNA with Chemical Modifications | |
| KR970010758B1 (en) | Oligoribonucleotide Compound | |
| US5998193A (en) | Ribozymes with optimized hybridizing arms, stems, and loops, tRNA embedded ribozymes and compositions thereof | |
| US5624824A (en) | Targeted cleavage of RNA using eukaryotic ribonuclease P and external guide sequence | |
| US5728521A (en) | Targeted cleavage of RNA using eukaryotic ribonuclease P and external guide sequence | |
| CA2117903C (en) | Targeted cleavage of rna using eukaryotic ribonuclease and external guide sequence | |
| US5254678A (en) | Ribozymes | |
| EP3998344A1 (en) | Crispr oligonucleotides and gene editing | |
| CN111373041A (en) | CRISPR/CAS systems and methods for genome editing and regulation of transcription | |
| CN107709555A (en) | The unidirectional of synthesis for the gene editing of Cas9 mediations leads RNA | |
| Ageely et al. | Gene editing with CRISPR-Cas12a guides possessing ribose-modified pseudoknot handles | |
| CA2264246A1 (en) | Catalytic nucleic acid and its medical use | |
| JPH11506932A (en) | Nucleic acid repair enzyme methods for point mutation detection and in vitro mutagenesis | |
| US5739310A (en) | Ribosomes as vectors for RNA | |
| RU2144080C1 (en) | Ribosime, method of inactivation of rna-target, method of ribosime preparing | |
| US20240425850A1 (en) | Noncanonical crRNA for Highly Efficient Genome Editing | |
| US6828148B2 (en) | Miniribozymes active at low magnesium ion concentrations | |
| CN121443735A (en) | Non-natural polynucleotides used to alter the sequence of target nucleotides | |
| CA2230203A1 (en) | Delta ribozyme for rna cleavage | |
| Yau | Amber suppression in the archaebacterium Haloferax volcanii | |
| JP2006187262A (en) | NOVEL ENZYME, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND METHOD FOR PRODUCING MOLECULAR WEIGHT ADJUSTED DOUBLE-STRAIN DNA USING THE SAME |