ССЫЛКА НА ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, ПРЕДСТАВЛЕННЫЙ В ЭЛЕКТРОННОМ ВИДЕ
Перечень последовательностей с названием файла ''6059WOPCT_sequence_listing'', созданный 20 августа 2015 года и имеющий размер 53 килобайта, подается в машиночитаемой форме одновременно с настоящим описанием. Перечень последовательностей является частью настоящего описания и включен в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее раскрытие относится к встречающимся в естественных условиях и рекомбинантным нуклеиновым кислотам, полученным из новых генов Bacillus thuringiensis, которые кодируют пестицидные полипептиды, характеризующиеся пестицидной активностью в отношении насекомых-вредителей. В композициях и способах согласно настоящему изобретению используются раскрытые нуклеиновые кислоты и кодируемые ими пестицидные полипептиды для контроля вредителей растений.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Насекомые-вредители являются основным фактором, причиняющим ущерб сельскохозяйственным культурам в мире. Например, питание совок, повреждение совкой-ипсилон или повреждение кукурузным мотыльком могут быть опустошительными в экономическом плане для сельскохозяйственных производителей. Связанный с насекомым-вредителем ущерб от нападений кукурузного мотылька только на полевую и сладкую кукурузу достиг приблизительно одного миллиарда долларов в год по издержкам от повреждения и затратам на контроль.
Традиционно, главным способом воздействия на популяции насекомых-вредителей является применение химических инсектицидов широкого спектра действия. Тем не менее, потребители, также как и осуществляющие регулирование правительственные органы становятся все более обеспокоенными риском неблагоприятного воздействия на окружающую среду, связанного с производством и применением синтетических химических пестицидов. Вследствие таких опасений регулирующие органы запретили или ограничили применение некоторых из более опасных пестицидов. Таким образом, разработка альтернативных пестицидов представляет значительный интерес.
Биологический контроль насекомых-вредителей, имеющих сельскохозяйственное значение, с применением микробного агента, такого как грибы, бактерии или другие виды насекомых, представляет собой не оказывающую негативного влияния на окружающую среду и коммерчески привлекательную альтернативу синтетическим химическим пестицидам. В целом можно сказать, что применение биопестицидов приводит к меньшему риску загрязнения и неблагоприятных воздействий на окружающую среду, и биопестициды обеспечивают большую специфичность по отношению к мишени, чем та, которая характерна для традиционных химических инсектицидов широкого спектра действия. Кроме того, зачастую производство биопестицидов стоит дешевле и, вследствие этого, улучшается экономически эффективный выход продукции для широкого спектра сельскохозяйственных культур.
Определенные виды микроорганизмов из рода Bacillus, как известно, обладают пестицидной активностью против широкого спектра насекомых-вредителей, в том числе Lepidoptera, Diptera, Coleoptera, Hemiptera и других. Bacillus thuringiensis (Bt) и Bacillus papilliae входят в число наиболее успешных средств биологического контроля, обнаруженных к настоящему времени. Патогенность в отношении насекомых также приписывалась штаммам B. larvae, B. lentimorbus, B. sphaericus (Harwook, ed., ((1989) Bacillus (Plenum Press), 306) и B. cereus (WO 96/10083). Пестицидная активность, как оказывается, сконцентрирована в параспоральных кристаллических белковых включениях, хотя пестицидные белки также были выделены из Bacillus на вегетативной стадии роста. Несколько генов, кодирующих эти пестицидные белки, были выделены и охарактеризованы (см., например, патенты США №№ 5366892 и 5840868).
Микробные инсектициды, в частности полученные из штаммов Bacillus, сыграли важную роль в сельском хозяйстве как альтернативы химическому контролю вредителей. Недавно ученые в области сельского хозяйства разработали культурные растения с улучшенной устойчивостью к насекомым при помощи генной инженерии культурных растений с тем, чтобы они продуцировали пестицидные белки, происходящие из Bacillus. Например, с помощью генной инженерии были созданы растения кукурузы и хлопчатника для продуцирования пестицидных белков, выделенных из штаммов Bt (см., например, Aronson (2002) Cell Mol. Life Sci. 59(3):417-425; Schnepf et al. (1998) Microbiol Mol Biol Rev. 62(3):775-806). Эти сельскохозяйственные культуры, разработанные при помощи генной инженерии, в настоящее время широко применяются в американском сельском хозяйстве и предоставляют фермеру не оказывающую негативного влияния на окружающую среду альтернативу традиционным способам контроля насекомых. Кроме того, разновидности картофеля, измененные при помощи генной инженерии таким образом, чтобы они содержали пестицидные Cry токсины, реализовывались американским фермерам. Несмотря на то, что они были признаны очень успешными с коммерческой точки зрения, эти созданные при помощи генной инженерии устойчивые к насекомым культурные растения характеризуются устойчивостью только к узкому диапазону важных в экономическом отношении насекомых-вредителей.
Соответственно, остается потребность в новых токсинах Bt с более широким спектром инсектицидной активности в отношении насекомых-вредителей, например, токсинах, которые активны против большего ряда насекомых из отряда Lepidoptera. Кроме того, остается потребность в биопестицидах, обладающих активностью в отношении ряда насекомых-вредителей, и в биопестицидах, которые обладают улучшенной инсектицидной активностью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предусматриваются композиции и способы для оказания воздействия на насекомых-вредителей. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам оказания воздействия на насекомых с использованием нуклеотидных последовательностей, кодирующих инсектицидные пептиды, для получения трансформированных микроорганизмов и растений, которые экспрессируют инсектицидный полипептид согласно вариантам осуществления. В некоторых вариантах осуществления нуклеотидные последовательности кодируют полипептиды, которые являются пестицидными по меньшей мере для одного насекомого, принадлежащего к отряду Lepidoptera.
Варианты осуществления предусматривают молекулы нуклеиновой кислоты, а также их фрагменты и варианты, которые кодируют полипептиды, обладающие пестицидной активностью в отношении насекомых-вредителей (например, SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 или SEQ ID NO: 9). Нуклеотидная последовательность дикого типа (например, встречающаяся в естественных условиях) согласно вариантам осуществления, которая была получена из Bt, кодирует новый инсектицидный пептид. Варианты осуществления дополнительно предусматривают фрагменты и варианты раскрытой нуклеотидной последовательности, которые кодируют биологически активные (например, инсектицидные) полипептиды.
Варианты осуществления дополнительно предусматривают выделенные пестицидные (например, инсектицидные) полипептиды, кодируемые либо встречающейся в естественных условиях, либо модифицированной (например, подвергнутой мутагенезу или манипуляции) нуклеиновой кислотой согласно вариантам осуществления. В конкретных примерах пестицидные белки согласно вариантам осуществления включают фрагменты белков и полипептидов полной длины, которые получены из подвергнутых мутагенезу нуклеиновых кислот, сконструированных для введения конкретных аминокислотных последовательностей в полипептиды согласно вариантам осуществления. В конкретных вариантах осуществления полипептиды обладают усиленной пестицидной активностью по сравнению с активностью встречающегося в естественных условиях полипептида, из которого они получены.
Нуклеиновые кислоты согласно вариантам осуществления также можно применять для получения трансгенных (например, трансформированных) однодольных или двудольных растений, которые характеризуются геномами, содержащими по меньшей мере одну стабильно встроенную нуклеотидную конструкцию, содержащую кодирующую последовательность согласно вариантам осуществления, функционально связанную с промотором, который управляет экспрессией кодируемого пестицидного полипептида. Соответственно, также предусматриваются трансформированные растительные клетки, ткани растений, растения и их семена.
В конкретном варианте осуществления трансформированное растение можно получить с применением нуклеиновой кислоты, которая была оптимизирована для повышенной экспрессии в растении-хозяине. Например, один из пестицидных полипептидов согласно вариантам осуществления может быть восстановлен по полипептидной последовательности с получением нуклеиновой кислоты, содержащей кодоны, оптимизированные для экспрессии в конкретном хозяине, например, в культурном растении, таком как растение кукурузы (Zea mays). Экспрессия кодирующей последовательности таким трансформированным растением (например, двудольным или однодольным) будет приводить в результате к продуцированию пестицидного полипептида и придавать растению повышенную устойчивость к насекомым. Некоторые варианты осуществления предусматривают трансгенные растения, экспрессирующие пестицидные полипептиды, которые находят применение в способах оказания воздействия на различных насекомых-вредителей.
Варианты осуществления дополнительно включают пестицидные или инсектицидные композиции, содержащие инсектицидные полипептиды согласно вариантам осуществления, и они необязательно могут содержать дополнительные инсектицидные пептиды. Варианты осуществления охватывают применение таких композиций по отношению к среде обитания насекомых-вредителей с целью воздействия на насекомых-вредителей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на композиции и способы для оказания воздействия на насекомых-вредителей, в особенности на вредителей растений. Более конкретно, выделенная нуклеиновая кислота согласно вариантам осуществления, а также ее фрагменты и варианты содержат нуклеотидные последовательности, которые кодируют пестицидные полипептиды (например, белки). Раскрытые пестицидные белки являются биологически активными (например, пестицидными) в отношении насекомых-вредителей, таких как, без ограничения, насекомые-вредители отряда Lepidoptera.
Композиции согласно вариантам осуществления предусматривают выделенные нуклеиновые кислоты, а также их фрагменты и варианты, которые кодируют пестицидные полипептиды, кассеты экспрессии, содержащие нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления, выделенные пестицидные белки и пестицидные композиции. Некоторые варианты осуществления предусматривают модифицированные пестицидные полипептиды, обладающие улучшенной инсектицидной активностью в отношении чешуекрылых по сравнению с пестицидной активностью соответствующего белка дикого типа. Варианты осуществления дополнительно предусматривают растения и микроорганизмы, трансформированные этими новыми нуклеиновыми кислотами, и способы, предполагающие применение таких нуклеиновых кислот, пестицидных композиций, трансформированных организмов и продуктов из них при оказании воздействия на насекомых-вредителей.
Нуклеиновые кислоты и нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления можно применять для трансформации любого организма для выработки кодируемых пестицидных белков. Предусматриваются способы, которые предполагают применение таких трансформированных организмов для воздействия на вредителей растений или для их контроля. Нуклеиновые кислоты и нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления можно также применять для трансформации органелл, таких как хлоропласты (McBride et al. (1995) Biotechnology 13: 362-365; и Kota et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 1840-1845).
Помимо этого, варианты осуществления относятся к идентификации фрагментов и вариантов встречающейся в естественных условиях кодирующей последовательности, которые кодируют биологически активные пестицидные белки. Нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления находят непосредственное применение в способах оказания воздействия на вредителей, в особенности на насекомых-вредителей, таких как вредители из отряда Lepidoptera. Соответственно, варианты осуществления предусматривают новые подходы к оказанию воздействия на насекомых-вредителей, которые не зависят от применения традиционных синтетических химических инсектицидов. Варианты осуществления предполагают выявление встречающихся в естественных условиях биоразлагаемых пестицидов и генов, которые их кодируют.
Варианты осуществления дополнительно предусматривают фрагменты и варианты встречающейся в естественных условиях кодирующей последовательности, которые также кодируют биологически активные (например, пестицидные) полипептиды. Нуклеиновые кислоты согласно вариантам осуществления охватывают последовательности нуклеиновой кислоты или нуклеотидные последовательности, которые были оптимизированы для экспрессии клетками конкретного организма, например, последовательности нуклеиновой кислоты, которые были восстановлены по полипептидной последовательности (т.е. подвергнуты "обратной трансляции") с использованием предпочтительных для растений кодонов на основе аминокислотной последовательности полипептида с усиленной пестицидной активностью. Варианты осуществления дополнительно предусматривают мутации, которые придают улучшенные или измененные свойства полипептидам согласно вариантам осуществления. См., например, патент США 7462760.
В последующем описании широко используется ряд терминов. Следующие определения представлены для облегчения понимания вариантов осуществления.
Единицы измерения, приставки и обозначения можно обозначить в форме, принятой в системе СИ. Если не указано иное, нуклеиновые кислоты записаны слева направо в ориентации от 5' к 3'; аминокислотные последовательности записаны, соответственно, слева направо в направлении от аминогруппы к карбоксигруппе. Области числовых значений включают числа, определяющие диапазон. Аминокислоты в данном документе могут быть названы либо по их общеизвестным трехбуквенным обозначениям, либо по однобуквенным обозначениям, рекомендованным комиссией по биохимической номенклатуре IUPAC-IUB. Нуклеотиды, аналогичным образом, могут быть названы по их общепринятым однобуквенным кодам. Вышеупомянутые термины более полно определены со ссылкой на настоящее описание в целом.
Как используется в данном документе, "нуклеиновая кислота" включает ссылки на дезоксирибонуклеотидный или рибонуклеотидный полимер или в одно-, или в двухнитевой форме и, если не ограничен иным образом, охватывает известные аналоги (например, пептидо-нуклеиновые кислоты), обладающие основными свойствами природных нуклеотидов, заключающимися в том, что они гибридизуются с однонитевыми нуклеиновыми кислотами подобно встречающимся в естественных условиях нуклеотидам.
Используемые в данном документе термины "кодирующий" или "кодируемый", когда они используются в контексте определенной нуклеиновой кислоты, означают, что нуклеиновая кислота содержит необходимую информацию для управления трансляцией нуклеотидной последовательности в определенный белок. Информация, которой кодируется белок, определяется применением кодонов. Нуклеиновая кислота, кодирующая белок, может содержать нетранслируемые последовательности (например, интроны) в границах транслируемых участков нуклеиновой кислоты или может не содержать такие промежуточные нетранслируемые последовательности (например, как в кДНК).
Используемая в данном документе фраза "последовательность полной длины" в отношении определенного полинуклеотида или кодируемого им белка означает наличие полной последовательности нуклеиновой кислоты или полной аминокислотной последовательности нативной (несинтетической) эндогенной последовательности. Полинуклеотид полной длины кодирует полноразмерную каталитически активную форму определенного белка.
Используемый в данном документе термин "антисмысловая" при использовании в контексте ориентации нуклеотидной последовательности, относится к дуплексной последовательности полинуклеотида, которая функционально связана с промотором в ориентации, при которой транскрибируется антисмысловая нить. Антисмысловая нить в значительной степени комплементарна эндогенному продукту транскрипции, так что трансляция эндогенного продукта транскрипции часто подавляется. Таким образом, в случаях, когда термин ''антисмысловая'' используется в контексте конкретной нуклеотидной последовательности, термин относится к комплементарной нити для эталонного продукта транскрипции.
Термины "полипептид", "пептид" и "белок" используются в данном документе взаимозаменяемо для обозначения полимера из аминокислотных остатков. Термины используют в отношении аминокислотных полимеров, в которых один или несколько аминокислотных остатков представляют собой искусственный химический аналог соответствующей встречающейся в естественных условиях аминокислоты, а также в отношении встречающихся в естественных условиях аминокислотных полимеров.
Термины "остаток", или "аминокислотный остаток", или "аминокислота" используются в данном документе взаимозаменяемо и относятся к аминокислоте, которая встроена в белок, полипептид или пептид (в собирательном значении "белок"). Аминокислота может представлять собой встречающуюся в естественных условиях аминокислоту, и, если не ограничивается иным образом, она может охватывать известные аналоги природных аминокислот, которые могут функционировать подобно встречающимся в естественных условиях аминокислотам.
Полипептиды согласно вариантам осуществления можно получить либо из нуклеиновой кислоты, раскрытой в данном документе, либо посредством применения стандартных методик молекулярной биологии. Например, белок согласно вариантам осуществления можно получить путем экспрессии рекомбинантной нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления в соответствующей клетке-хозяине или, в качестве альтернативы, при помощи комбинации ex vivo процедур.
Используемые в данном документе термины "выделенный" и "очищенный" используются взаимозаменяемо и относятся к нуклеиновым кислотам или полипептидам или их биологически активным частям, которые практически или, по сути, не содержат компонентов, которые в норме сопутствуют или взаимодействуют с нуклеиновой кислотой или полипептидом, когда те находятся в естественном окружении. Таким образом, выделенные или очищенные нуклеиновая кислота или полипептид практически не содержат другой клеточный материал или культуральную среду при получении с помощью рекомбинантных методик, или практически не содержат химических предшественников или других химических продуктов, если они синтезированы химическим способом.
"Выделенная" нуклеиновая кислота обычно не содержит последовательности (такие как, например, последовательности, кодирующие белок), которые в естественных условиях фланкируют нуклеиновую кислоту (т.е. последовательностей, расположенных на 5' и 3' концах нуклеиновой кислоты) в геномной ДНК организма, из которого получена нуклеиновая кислота. Например, в различных вариантах осуществления выделенные нуклеиновые кислоты могут содержать менее приблизительно 5 т.о., 4 т.о., 3 т.о., 2 т.о., 1 т.о., 0,5 т.о. или 0,1 т.о. нуклеотидных последовательностей, которые в естественных условиях фланкируют нуклеиновые кислоты в геномной ДНК клетки, из которой получена нуклеиновая кислота.
Используемые в данном документе термины "выделенный" или "очищенный" в случае, когда они используются в отношении полипептида согласно вариантам осуществления, означают, что выделенный белок практически не содержит клеточный материал и включает препараты белка, содержащие менее приблизительно 30%, 20%, 10% или 5% (по сухому весу) загрязняющего белка. Если белок согласно вариантам осуществления или его биологически активная часть являются полученными с помощью методик рекомбинантных ДНК, то культуральная среда представляет менее приблизительно 30%, 20%, 10% или 5% (по сухому весу) химических предшественников или химических продуктов, не являющихся белком, представляющим интерес.
''Рекомбинантная'' молекула нуклеиновой кислоты (или ДНК) применяется в данном документе для обозначения последовательности нуклеиновой кислоты (или ДНК), которая находится в рекомбинантной бактериальной или растительной клетке-хозяине. В некоторых вариантах осуществления ''выделенная'' или ''рекомбинантная'' нуклеиновая кислота не содержит последовательности (предпочтительно, последовательности, кодирующие белок), которые в естественных условиях фланкируют нуклеиновую кислоту (т. е., последовательности, расположенные на 5'- и 3'-концах нуклеиновой кислоты) в геномной ДНК организма, из которого получена нуклеиновая кислота. Для целей настоящего раскрытия термины ''выделенные'' или ''рекомбинантные'' при использовании для обозначения молекул нуклеиновой кислоты исключают выделенные хромосомы.
Используемые в данном документе выражения ''последовательность нуклеиновой кислоты, отличающаяся от геномной'' или ''молекула нуклеиновой кислоты, отличающаяся от геномной'' относятся к молекуле нуклеиновой кислоты, которая имеет одно или несколько изменений в последовательности нуклеиновой кислоты по сравнению с нативной или геномной последовательностью нуклеиновой кислоты. В некоторых вариантах осуществления изменение по отношению к нативной или геномной молекуле нуклеиновой кислоты включает без ограничения: изменения в последовательности нуклеиновой кислоты, обусловленные вырожденностью генетического кода; оптимизацию кодонов последовательности нуклеиновой кислоты для экспрессии в растениях; изменения в последовательности нуклеиновой кислоты для введения по меньшей мере одной аминокислотной замены, вставки, делеции и/или добавления по сравнению с нативной или геномной последовательностью; удаление одного или нескольких интронов, ассоциированных с геномной последовательностью нуклеиновой кислоты; вставку одного или нескольких гетерологичных интронов; делецию одного или нескольких регуляторных участков, расположенных выше или ниже, ассоциированных с геномной последовательностью нуклеиновой кислоты; вставку одного или нескольких гетерологичных регуляторных участков, расположенных выше или ниже; делецию 5'- и/или 3'-нетранслируемого участка, ассоциированного с геномной последовательностью нуклеиновой кислоты; вставку гетерологичного 5'- и/или 3'-нетранслируемого участка и модификацию сайта полиаденилирования. В некоторых вариантах осуществления молекула нуклеиновой кислоты, отличающаяся от геномной, представляет собой кДНК. В некоторых вариантах осуществления молекула нуклеиновой кислоты, отличающаяся от геномной, представляет собой синтетическую последовательность нуклеиновой кислоты.
Будет понятно, что по всей заявке слово "содержащий" или варианты, такие как "содержит" или "содержащий", подразумевает включение приведенного элемента, целого числа или стадии, или группы элементов, целых чисел или стадий, а не исключение любого другого элемента, целого числа или стадии, или группы элементов, целых чисел или стадий.
Используемое в данном документе выражение "воздействие на насекомых-вредителей" относится к осуществлению изменений питания, роста и/или поведения насекомого на любой стадии развития, в том числе без ограничения к: уничтожению насекомого; задержке роста; устранению репродуктивной способности; антифидантной активности и им подобным.
Используемые в данном документе термины "пестицидная активность" и "инсектицидная активность" используются как синонимы и относятся к активности организма или вещества (такого как, например, белок), которую можно измерить, но без ограничения, по смертности вредителя, потере веса вредителем, отпугиванию вредителя и другим изменениям поведения и физических характеристик вредителя после питания и воздействия в течение соответствующего периода времени. Таким образом, организм или вещество с пестицидной активностью оказывает отрицательное воздействие по меньшей мере на один измеряемый параметр приспособляемости вредителя. Например, "пестицидные белки" представляют собой белки, которые проявляют пестицидную активность сами по себе или в комбинации с другими белками.
Используемый в данном документе термин "пестицидно эффективное количество" означает количество вещества или организма, который обладает пестицидной активностью, когда присутствует в среде обитания вредителя. Для каждого вещества или организма пестицидно эффективное количество определяют эмпирически в отношении каждого вредителя, подверженного влиянию в специфической среде. Аналогично, "инсектицидно эффективное количество" может быть использовано для обозначения "пестицидно эффективного количества", когда вредитель представляет собой вредителя-насекомого.
Используемые в данном документе термины "рекомбинантно сконструированный" или ''сконструированный'' означают использование технологии рекомбинантной ДНК для внесения (например, при конструировании) изменения в структуру белка, исходя из понимания механизма действия белка и анализа аминокислот, которые вводят, удаляют или заменяют.
Используемые в данном документе термины ''мутантная нуклеотидная последовательность'', или ''мутация'', или "подвергнутая мутагенезу нуклеотидная последовательность" означают нуклеотидную последовательность, которая была подвергнута мутагенезу или изменена таким образом, чтобы она содержала один или несколько нуклеотидных остатков (например, пару оснований), которые не присутствуют в соответствующей последовательности дикого типа. Такой мутагенез или изменение заключаются в одном или нескольких добавлениях, делециях, или заменах, или замещениях остатков нуклеиновой кислоты. Если мутации созданы путем добавления, удаления или замены аминокислоты в сайте протеолитического расщепления, такие добавление, удаление или замена могут присутствовать в пределах мотива протеолитического сайта или прилегать к нему при условии, что цель мутации достигается (т.е. при условии, что протеолиз по данному сайту изменен).
Мутантная нуклеотидная последовательность может кодировать мутантный инсектицидный токсин, проявляющий улучшенную или пониженную инсектицидную активность, или аминокислотную последовательность, которая придает улучшенную или пониженную инсектицидную активность полипептиду, содержащему ее. Используемые в данном документе термины ''мутант'' или ''мутация'' в контексте белка, полипептидной или аминокислотной последовательности относятся к последовательности, которая была подвергнута мутагенезу или изменена таким образом, чтобы она содержала один или несколько аминокислотных остатков, которые не присутствуют в соответствующей последовательности дикого типа. Такой мутагенез или изменение заключается в одном или нескольких добавлениях, делециях, или заменах, или замещениях аминокислотных остатков. Мутантный полипептид проявляет улучшенную или пониженную инсектицидную активность или представляет собой аминокислотную последовательность, которая придает улучшенную инсектицидную активность полипептиду, содержащему ее. Таким образом, термины ''мутант'' или ''мутация'' относятся к любому из мутантной нуклеотидной последовательности и кодируемых аминокислот или к ним обоим. Мутантов можно использовать отдельно или в любой совместимой комбинации с другими мутантами согласно вариантам осуществления или с другими мутантами. ''Мутантный полипептид'' может, напротив, проявлять снижение инсектицидной активности. В случае, когда более чем одну мутацию добавляют к конкретной нуклеиновой кислоте или белку, мутации могут быть добавлены одновременно или последовательно; если последовательно, мутации могут быть добавлены в любом подходящем порядке.
Используемые в данном документе термины "улучшенная инсектицидная активность" или ''улучшенная пестицидная активность'' относятся к инсектицидному полипептиду согласно вариантам осуществления, который обладает усиленной инсектицидной активностью по сравнению с активностью соответствующего ему белка дикого типа, и/или к инсектицидному полипептиду, который является эффективным против более широкого спектра насекомых, и/или к инсектицидному полипептиду, характеризующемуся специфичностью по отношению к насекомому, которое не чувствительно к токсичности белка дикого типа. Заключение об улучшенной или усиленной пестицидной активности требует демонстрации повышения пестицидной активности по меньшей мере на 10% в отношении насекомого-мишени или повышения пестицидной активности по меньшей мере на 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 60%, 70%, 100%, 150%, 200% или 300% или больше по сравнению с пестицидной активностью инсектицидного полипептида дикого типа, определенной в отношении такого же насекомого.
Например, улучшенная пестицидная или инсектицидная активность обеспечивается в тех случаях, когда полипептид оказывает воздействие на более широкий или более узкий спектр насекомых по сравнению со спектром насекомых, на которые воздействует Bt токсин дикого типа. Более широкий спектр воздействия может быть желательным в тех случаях, когда необходима универсальность, тогда как более узкий спектр воздействия может быть желателен в тех случаях, когда, например, в иных обстоятельствах полезные насекомые могут подвергнуться воздействию при применении или присутствии токсина. Хотя варианты осуществления не привязаны к какому-либо конкретному механизму действия, улучшенную пестицидную активность также можно обеспечить посредством изменений одной или нескольких характеристик полипептида; например, стабильность или продолжительность существования полипептида в кишечнике насекомого могут быть увеличены по сравнению со стабильностью или продолжительностью существования соответствующего белка дикого типа.
Используемый в данном документе термин ''токсин'' относится к полипептиду, проявляющему пестицидную активность, или инсектицидную активность, или улучшенную пестицидную активность, или улучшенную инсектицидную активность. Токсин ''Bt'' или ''Bacillus thuringiensis'', как предполагается, включает более широкий класс Cry токсинов, обнаруживающихся в различных штаммах Bt, который включает такие токсины, как, например, Cry1s, Cry2s или Cry3s.
Термины ''сайт протеолитического расщепления'' или ''сайт расщепления'' относятся к аминокислотной последовательности, которая придает чувствительность к классу протеаз или конкретной протеазе таким образом, что полипептид, содержащий эту аминокислотную последовательность, расщепляется классом протеаз или конкретной протеазой. Сайт протеолитического расщепления считается ''чувствительным'' к протеазе(протеазам), которая распознает этот сайт. Из уровня техники известно, что эффективность расщепления будет варьировать, и что снижение эффективности расщепления может привести к увеличению стабильности или продолжительности существования полипептида в кишечнике насекомого. Таким образом, протеолитический сайт может придавать чувствительность к более чем одной протеазе или классу протеаз, но эффективность расщепления по этому сайту может варьировать для различных протеаз. Сайты протеолитического расщепления включают, например, сайты для трипсина, сайты для химотрипсина и сайты для эластазы.
Исследование показало, что протеазы кишечника насекомого, относящегося к чешуекрылым, включают трипсины, химотрипсины и эластазы. См., например, Lenz et al. (1991) Arch. Insect Biochem. Physiol. 16: 201-212; и Hedegus et al. (2003) Arch. Insect Biochem. Physiol. 53: 30-47. Например, приблизительно 18 различных трипсинов было обнаружено в средней кишке личинки Helicoverpa armigera (см., Gatehouse et al. (1997) Insect Biochem. Mol. Biol. 27: 929-944). Были выявлены предпочтительные сайты-субстраты протеолитического расщепления для этих протеаз. См., например, Peterson et al. (1995) Insect Biochem. Mol. Biol. 25: 765-774.
Предпринимались попытки понять механизм действия Bt токсинов и сконструировать токсины с улучшенными свойствами. Было показано, что протеазы кишечника насекомого могут оказывать влияние на воздействие Cry белков Bt на насекомое. Некоторые протеазы активируют Cry белки посредством их процессинга из формы ''протоксина'' в токсичную форму, или ''токсин.'' См., Oppert (1999) Arch. Insect Biochem. Phys. 42: 1-12; и Carroll et al. (1997) J. Invertebrate Pathology 70: 41-49. Эта активация токсина может включать удаление N- и C-концевых пептидов из белка, а также может включать внутреннее расщепление белка. Другие протеазы могут разлагать Cry белки. См., Oppert, там же.
Сравнение аминокислотных последовательностей Cry токсинов с различной специфичностью выявило пять высококонсервативных блоков последовательностей. В плане структуры токсины содержат три отличающихся домена, которые представляют собой, от N- к C-концу: кластер из семи альфа-спиралей, вовлеченный в образование поры (называемый ''доменом 1''), три антипараллельных бета-листа, вовлеченных в связывание с клеткой (называемые ''доменом 2''), и бета-сендвич (называемый ''доменом 3''). Расположение и свойства этих доменов известны специалисту в данной области техники. См., например, Li et al. (1991) Nature, 305:815-821 и Morse et al. (2001) Structure, 9:409-417. Если упоминается конкретный домен, такой как домен 1, следует понимать, что точные конечные характеристики домена применительно к конкретной последовательности не являются решающими при условии, что последовательность или ее часть включает последовательность, которая обеспечивает по меньшей мере какую-нибудь функцию, приписываемую конкретному домену. Таким образом, например, при упоминании ''домена 1'' предполагается, что конкретная последовательность включает кластер из семи альфа-спиралей, но точные конечные показатели последовательности, используемой или упоминаемой применительно к данному кластеру, не являются решающими. Специалисту в данной области техники знакомы определение таких конечных показателей и оценка таких функций.
В попытке лучше охарактеризовать и улучшить Bt токсины, изучали штаммы бактерии Bt. Были выявлено, что препараты кристаллов, полученные из культур штаммов Bt, обладают пестицидной активностью против многочисленных чешуекрылых вредителей (см., например, экспериментальный пример 1). Была предпринята попытка идентифицировать нуклеотидные последовательности, кодирующие белки кристаллов из выбранных штаммов, и нуклеиновые кислоты дикого типа (т.е. встречающиеся в естественных условиях) согласно вариантам осуществления выделяли из этих штаммов бактерий, клонировали в вектор экспрессии и трансформировали E. coli. В зависимости от характеристик данного препарата считается, что демонстрация пестицидной активности иногда требует предварительной обработки трипсином для активации пестицидных белков. Таким образом, понятно, что некоторые пестицидные белки требуют расщепления протеазой (например, трипсином, химотрипсином и т.п.) для активации, тогда как другие белки являются биологически активными (например, пестицидными) в отсутствие активации.
Такие молекулы можно изменять с помощью средств, описанных, например, в патенте США № 7462760. Кроме того, последовательности нуклеиновой кислоты можно сконструировать таким образом, чтобы они кодировали полипептиды, которые содержат дополнительные мутации, придающие улучшенную или измененную пестицидную активность по сравнению с пестицидной активностью встречающегося в естественных условиях полипептида. Нуклеотидные последовательности таких сконструированных нуклеиновых кислот содержат мутации, не обнаруживающиеся в последовательностях дикого типа.
Мутантные полипептиды согласно вариантам осуществления обычно получают с помощью способа, который включает стадии: получения последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующей полипептид семейства Cry; анализа структуры полипептида для идентификации конкретных сайтов-"мишеней" для мутагенеза лежащей в основе генa последовательности исходя из представлений о предполагаемой функции домена-мишени и механизма действия токсина; введения одной или нескольких мутаций в последовательность нуклеиновой кислоты с получением необходимого изменения в одном или нескольких аминокислотных остатках кодируемой полипептидной последовательности и анализа полученного полипептида в отношении пестицидной активности.
Многие из инсектицидных Bt токсинов являются родственными с различными степенями сходства их аминокислотных последовательностей и третичной структуры, и при этом средства для получения кристаллических структур Bt токсинов являются хорошо известными. Иллюстративные результаты расчета кристаллической структуры с высоким разрешением для полипептидов как Cry3A, так и Cry3B доступны в литературе. Рассчитанная структура гена Cry3A (Li et al. (1991) Nature 353:815-821) обеспечивает понимание взаимосвязи между структурой и функцией токсина. Совместное рассмотрение опубликованных структурных анализов Bt токсинов и описанной функции, связанной с конкретными структурами, мотивами и т.п., указывает на то, что специфические участки токсина соотносятся с конкретными функциями и отдельными стадиями механизма действия белка. Например, многие токсины, выделенные из Bt, обычно описывают как содержащие три домена: пучок из семи спиралей, который вовлечен в образование поры, домен из трех листов, который вовлечен в связывание с рецептором, и бета-сендвич мотив (Li et al. (1991) Nature 305: 815-821).
Как описано в патентах США № 7105332 и № 7462760, токсичность Cry белков можно улучшить путем целенаправленного воздействия на участок, расположенный между альфа-спиралями 3 и 4 в домене 1 токсина. Эта теория основывается на совокупности знаний, имеющих отношение к инсектицидным токсинам, в том числе: 1) о том, что альфа-спирали 4 и 5 в домене 1 Cry3A токсинов, как сообщалось, встраиваются в липидный бислой клеток, выстилающих среднюю кишку чувствительных насекомых (Gazit et al. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 12289-12294); 2) на знаниях авторов настоящего изобретения о расположении сайтов расщепления трипсином и химотрипсином в аминокислотной последовательности белка дикого типа; 3) на наблюдении, что белок дикого типа был более активным в отношении определенных насекомых после активации in vitro при обработке трипсином или химотрипсином; и 4) на сообщениях о том, что расщепление токсинов с 3' конца приводило в результате к пониженной токсичности в отношении насекомых.
Для создания новых полипептидов с усиленной или измененной пестицидной активностью можно создать ряд мутаций и поместить в различные фоновые последовательности. См., например, патент США 7462760. Эти мутации включают в себя без ограничения: добавление по меньшей мере одного чувствительного к протеазе сайта (например, сайт расщепления для трипсина) в участок, расположенный между спиралями 3 и 4 в домене 1; замещение исходного чувствительного к протеазе сайта в последовательности дикого типа отличающимся чувствительным к протеазе сайтом; добавление нескольких чувствительных к протеазе сайтов в конкретном положении; добавление аминокислотных остатков рядом с чувствительным к протеазе сайтом(сайтами) для изменения фолдинга полипептида и, таким образом, усиления расщепления полипептида в чувствительном к протеазе сайте(сайтах); и добавление мутаций для защиты полипептида от разрушающего расщепления, которое снижает токсичность (например, создание ряда мутаций, при которых аминокислота дикого типа заменяется валином для защиты полипептида от расщепления). Мутации можно использовать по отдельности или в любой комбинации для обеспечения полипептидов согласно вариантам осуществления.
Гомологичные последовательности идентифицировали с помощью поиска сходства в неизбыточной (nr) базе данных Национального центра биотехнологической информации (NCBI) с использованием BLAST и PSI-BLAST. Гомологичные белки состояли из Cry токсинов преимущественно из Bacillus thuringiensis.
Мутация, которая представляет собой дополнительный или альтернативный чувствительный к протеазе сайт, может быть чувствительной к нескольким классам протеаз, таких как сериновые протеазы, которые включают трипсин и химотрипсин, или ферментов, таких как эластаза. Таким образом, мутацию, которая представляет собой дополнительный или альтернативный чувствительный к протеазе сайт, можно сконструировать для того, чтобы сайт легко распознавался и/или расщеплялся категорией протеаз, таких как протеазы млекопитающих или протеазы насекомых. Чувствительный к протеазе сайт также можно сконструировать таким образом, чтобы он расщеплялся конкретным классом ферментов или конкретным ферментом, о котором известно, что он продуцируется в организме, таким как, например, химотрипсином, продуцируемым хлопковой совкой Heliothis zea (Lenz et al. (1991) Arch. Insect Biochem. Physiol. 16: 201-212). Мутации также могут придавать устойчивость к протеолитическому расщеплению, например, к расщеплению химотрипсином по C-концу пептида.
Наличие дополнительного и/или альтернативного чувствительного к протеазе сайта в аминокислотной последовательности кодируемого полипептида может улучшить пестицидную активность и/или специфичность полипептида, кодируемого нуклеиновыми кислотами согласно вариантам осуществления. Соответственно, нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления могут быть рекомбинантно сконструированными или с ними могут быть произведены манипуляции для получения полипептидов с улучшенной или измененной инсектицидной активностью и/или специфичностью по сравнению с таковыми у немодифицированного токсина дикого типа. Кроме того, мутации, раскрытые в данном документе, можно поместить в другие нуклеотидные последовательности или применять в сочетании с ними для обеспечения улучшенных свойств. Например, чувствительный к протеазе сайт, который легко расщепляется химотрипсином насекомого, например, химотрипсином, обнаруженным у совки Берта или хлопковой совки (Hegedus et al. (2003) Arch. Insect Biochem. Physiol. 53: 30-47; и Lenz et al. (1991) Arch. Insect Biochem. Physiol. 16: 201-212), можно поместить в фоновую последовательность Cry для обеспечения улучшенной токсичности у этой последовательности. Таким образом, варианты осуществления предусматривают токсичные полипептиды с улучшенными свойствами.
Например, подвергнутая мутагенезу нуклеотидная последовательность Cry может предусматривать дополнительные мутанты, содержащие дополнительные кодоны, которые вводят вторую чувствительную к трипсину аминокислотную последовательность (дополнительно к встречающемуся в естественных условиях сайту для трипсина) в кодируемый полипептид. Альтернативный дополнительный мутант согласно вариантам осуществления предусматривает дополнительные кодоны, сконструированные для введения по меньшей мере одного дополнительного отличающегося чувствительного к протеазе сайта в полипептид, например, чувствительного к химотрипсину сайта, расположенного непосредственно в направлении 5' или 3' от встречающегося в естественных условиях сайта для трипсина. В качестве альтернативы, можно создать мутантов с заменой, у которых по меньшей мере один кодон нуклеиновой кислоты, который кодирует встречающийся в естественных условиях чувствительный к протеазе сайт, разрушен, а альтернативные кодоны введены в последовательность нуклеиновой кислоты с целью обеспечения отличающегося (например, замененного) чувствительного к протеазе сайта. Мутант с замещением также может быть добавлен к последовательности Cry, в которой встречающийся в естественных условиях сайт расщепления для трипсина, присутствующий в кодируемом полипептиде, разрушен, а сайт расщепления для химотрипсина или эластазы введен на его место.
Считается, что можно применять любую нуклеотидную последовательность, кодирующую аминокислотные последовательности, которые представляют собой сайты протеолитического расщепления или предполагаемые сайты протеолитического расщепления (например, последовательности, такие как RR или LKM), и что точная идентичность кодонов, используемых для введения любого из этих сайтов расщепления в вариантный полипептид, может варьироваться в зависимости от применения, т.е. экспрессии в конкретном виде растений. Также считается, что любую из раскрытых мутаций можно ввести в любую последовательность полинуклеотида согласно вариантам осуществления, которая содержит кодоны для аминокислотных остатков, обеспечивающих нативный сайт расщепления для трипсина, на который целенаправленно воздействует модификация. Соответственно, варианты либо токсинов полной длины, либо их фрагментов можно модифицировать таким образом, чтобы они содержали дополнительные или альтернативные сайты расщепления, и предполагается, что эти варианты осуществления охватываются объемом вариантов осуществления, раскрытых в данном документе.
Специалист в данной области техники поймет, что любую полезную мутацию можно добавить к последовательностям согласно вариантам осуществления при условии, что кодируемые полипептиды сохраняют пестицидную активность. Таким образом, последовательности также можно подвергнуть мутагенезу с тем, чтобы кодируемые полипептиды были устойчивы к протеолитическому расщеплению химотрипсином. Более одного сайта распознавания можно добавить в конкретном положении в любой комбинации, и при этом несколько сайтов распознавания можно добавить к токсину или удалить из него. Таким образом, дополнительные мутации могут содержать три, четыре или более сайтов распознавания. Следует понимать, что несколько мутаций можно сконструировать в любой подходящей последовательности полинуклеотида; соответственно, либо последовательности полной длины, либо их фрагменты можно модифицировать таким образом, чтобы они содержали дополнительные или альтернативные сайты расщепления, а также были устойчивы к протеолитическому расщеплению. Таким образом, варианты осуществления предусматривают Cry токсины, содержащие мутации, которые улучшают пестицидную активность, а также улучшенные композиции и способы оказания воздействия на вредителей с использованием других Bt токсинов.
Мутации могут защищать полипептид от разрушения протеазой, например, путем удаления предполагаемых сайтов протеолитического расщепления, таких как предполагаемые сайты для сериновой протеазы и сайты распознавания для эластазы, из различных областей. Некоторые или все такие предполагаемые сайты можно удалить или изменить с тем, чтобы снизить протеолиз в месте расположения исходного сайта. Изменения протеолиза можно оценить путем сравнения мутантного полипептида с токсинами дикого типа или путем сравнения мутантных токсинов, которые отличаются их аминокислотной последовательностью. Предполагаемые сайты протеолитического расщепления и сайты протеолитического расщепления включают без ограничения следующие последовательности: RR, сайт расщепления для трипсина; LKM, сайт для химотрипсина; и сайт для трипсина. Эти сайты можно изменить путем добавления или удаления любого числа и вида аминокислотных остатков при условии, что пестицидная активность полипептида повышается. Таким образом, полипептиды, кодируемые нуклеотидными последовательностями, содержащими мутации, будут содержать по меньшей мере одно изменение или добавление аминокислоты по сравнению с нативной или фоновой последовательностью или 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32, 35, 38, 40, 45, 47, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270 или 280 или больше изменений или добавлений аминокислоты. Пестицидную активность полипептида также можно улучшить путем усечения нативной последовательности или последовательности полной длины, как известно из уровня техники.
Композиции согласно вариантам осуществления включают нуклеиновые кислоты, а также их фрагменты и варианты, которые кодируют пестицидные полипептиды. В частности, варианты осуществления предусматривают выделенные молекулы нуклеиновой кислоты, содержащие нуклеотидные последовательности, кодирующие аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10, или нуклеотидные последовательности, кодирующие указанную аминокислотную последовательность, например, нуклеотидную последовательность, изложенную в SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9, а также их фрагменты и варианты.
Интерес также представляют оптимизированные нуклеотидные последовательности, кодирующие пестицидные белки согласно вариантам осуществления. Используемая в данном документе фраза "оптимизированные нуклеотидные последовательности" относится к нуклеиновым кислотам, которые являются оптимизированными для экспрессии в конкретном организме, например, в растении. Оптимизированные нуклеотидные последовательности можно получить для любого организма, представляющего интерес, с помощью способов, известных из уровня техники. См., например, патент США № 7462760, в котором описывается оптимизированная нуклеотидная последовательность, кодирующая раскрытый пестицидный белок. В данном примере нуклеотидную последовательность получали посредством "обратной трансляции" аминокислотной последовательности белка и изменения нуклеотидной последовательности с тем, чтобы она содержала предпочтительные для маиса кодоны, при этом все еще кодировала ту же аминокислотную последовательность. Эта процедура более подробно описана в Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:477-498. Оптимизированные нуклеотидные последовательности находят применение при повышении экспрессии пестицидного белка в растении, например, в однодольных растениях семейства Gramineae (Poaceae), таких как, например, растение маиса или кукурузы.
Варианты осуществления дополнительно предусматривают выделенные пестицидные (например, инсектицидные) полипептиды, кодируемые либо встречающейся в естественных условиях, либо модифицированной нуклеиновой кислотой согласно вариантам осуществления. Более конкретно, варианты осуществления предусматривают полипептиды, содержащие аминокислотную последовательность, изложенную в SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10, кодируемую нуклеиновыми кислотами, описанными в данном документе, например, изложенными в SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9, а также их фрагменты и варианты.
В некоторых вариантах осуществления предусматриваются полипептиды, содержащие аминокислотную последовательность, изложенную в SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10, а также их фрагменты и варианты.
В конкретных вариантах осуществления пестицидные белки согласно вариантам осуществления предполагают инсектицидные полипептиды полной длины, фрагменты инсектицидных полипептидов полной длины и вариантные полипептиды, которые получены из подвергнутых мутагенезу нуклеиновых кислот, сконструированных для введения конкретных аминокислотных последовательностей в полипептиды согласно вариантам осуществления. В конкретных вариантах осуществления аминокислотные последовательности, которые вводят в полипептиды, содержат последовательность, которая обеспечивает сайт расщепления для фермента, такого как протеаза.
Из уровня техники известно, что пестицидная активность Bt токсинов, как правило, активируется при расщеплении пептида в кишечнике насекомого различными протеазами. Поскольку пептиды не всегда могут расщепляться в кишечнике насекомого с полной эффективностью, фрагменты токсина полной длины могут обладать усиленной пестицидной активностью по сравнению с самим токсином полной длины. Таким образом, некоторые из полипептидов согласно вариантам осуществления включают фрагменты инсектицидного полипептида полной длины, и некоторые из фрагментов, вариантов и мутаций полипептида будут характеризоваться усиленной пестицидной активностью по сравнению с активностью встречающегося в естественных условиях инсектицидного полипептида, из которого они получены, в особенности, если встречающийся в естественных условиях инсектицидный полипептид не активируется in vitro протеазой перед скринингом в отношении активности. Таким образом, настоящим изобретением охватываются усеченные варианты или фрагменты последовательностей.
Мутации можно поместить в любую фоновую последовательность, в том числе в такие усеченные полипептиды при условии, что полипептид сохраняет пестицидную активность. Специалист в данной области техники может легко сравнить два или более белков в отношении пестицидной активности с помощью анализов, известных из уровня техники или описанных в других местах в данном документе. Следует понимать, что полипептиды согласно вариантам осуществления можно получить либо путем экспрессии нуклеиновой кислоты, раскрытой в данном документе, либо путем применения стандартных методик молекулярной биологии.
Считается, что пестицидные белки могут быть олигомерными и будут отличаться по молекулярному весу, числу остатков, составляющим пептидам, активности в отношении конкретных вредителей и другим характеристикам. Тем не менее, с помощью способов, изложенных в данном документе, можно выделить и охарактеризовать белки, активные в отношении ряда вредителей. Пестицидные белки согласно вариантам осуществления можно применять в комбинации с другими Bt токсинами или другими инсектицидными белками для расширения спектра насекомых-мишеней. Более того, применение пестицидных белков согласно вариантам осуществления в комбинации с другими Bt токсинами или другими инсектицидными активными компонентами отличной природы является особенно полезным для предотвращения и/или сдерживания развития устойчивости у насекомых. Другие инсектицидные средства включают ингибиторы протеаз (как серинового, так и цистеинового типов), α-амилазы и пероксидазы.
Фрагменты и варианты нуклеотидных и аминокислотных последовательностей и полипептидов, кодируемых ими, также охватываются вариантами осуществления. Используемый в данном документе термин "фрагмент" относится к части нуклеотидной последовательности полинуклеотида или к части аминокислотной последовательности полипептида согласно вариантам осуществления. Фрагменты нуклеотидной последовательности могут кодировать фрагменты белка, которые сохраняют биологическую активность нативного белка или соответствующего белка полной длины и, следовательно, обладают пестицидной активностью. Таким образом, считается, что некоторые из последовательностей полинуклеотидов и аминокислотных последовательностей согласно вариантам осуществления можно справедливо называть и фрагментами, и мутантами.
Следует понимать, что термин "фрагмент" в том значении, в котором он используется по отношению к последовательностям нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления, также охватывает последовательности, которые являются полезными в качестве гибридизационных зондов. Нуклеотидные последовательности из этого класса обычно не кодируют фрагменты белков, сохраняющие биологическую активность. Таким образом, фрагменты нуклеотидной последовательности могут варьироваться в диапазоне от по меньшей мере приблизительно 20 нуклеотидов, приблизительно 50 нуклеотидов, приблизительно 100 нуклеотидов и до нуклеотидной последовательности полной длины, кодирующей белки согласно вариантам осуществления.
Фрагмент нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления, который кодирует биологически активную часть пестицидного белка согласно вариантам осуществления, будет кодировать по меньшей мере 15, 25, 30, 50, 100, 200, 250 или 300 смежных аминокислот или до общего числа аминокислот, присутствующих в пестицидном полипептиде согласно вариантам осуществления (например, 751 аминокислота для SEQ ID NO: 2). Таким образом, следует понимать, что вариантами осуществления также охватываются полипептиды, которые представляют собой фрагменты иллюстративных пестицидных белклов согласно вариантам осуществления и имеют длину по меньшей мере 15, 25, 30, 50, 100, 200, 250 или 300 смежных аминокислот или до общего числа аминокислот, присутствующих в пестицидном полипептиде согласно вариантам осуществления (например, 751 аминокислота для SEQ ID NO: 2). От фрагментов нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления, которые являются полезными в качестве гибридизационных зондов или ПЦР-праймеров обычно не требуется, чтобы они кодировали биологически активную часть пестицидного белка. Таким образом, фрагмент нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления может кодировать биологически активную часть пестицидного белка, или он может представлять собой фрагмент, который можно применять в качестве гибридизационного зонда или ПЦР-праймера с использованием способов, раскрытых в данном документе. Биологически активную часть пестицидного белка можно получить путем выделения части одной из нуклеотидных последовательностей согласно вариантам осуществления, экспрессии кодируемой части пестицидного белка (например, путем рекомбинантной экспрессии in vitro) и оценки активности кодируемой части пестицидного белка.
Нуклеиновые кислоты, которые представляют собой фрагменты нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления, содержат по меньшей мере 16, 20, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 850, 900 или 950 нуклеотидов или до числа нуклеотидов, присутствующих в нуклеотидной последовательности, раскрытой в данном документе (например, 2256 нуклеотидов для SEQ ID NO: 1). Конкретные варианты осуществления предусматривают фрагменты, происходящие из (например, полученные из) первой нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления, где фрагмент кодирует усеченный токсин, обладающий пестицидной активностью. Усеченные полипептиды, кодируемые полинуклеотидными фрагментами согласно вариантам осуществления, обладают пестицидной активностью, которая является либо эквивалентной, либо улучшенной по сравнению с активностью соответствующего полипептида полной длины, кодируемого первой нуклеиновой кислотой, из которой происходит фрагмент. Предусматривается, что такие фрагменты нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления могут быть усеченными по 3' концу нативной кодирующей последовательности или соответствующей кодирующей последовательности полной длины. Фрагменты нуклеиновой кислоты также могут быть усеченными как по 5'-, так и по 3' концу нативной кодирующей последовательности или соответствующей кодирующей последовательности полной длины.
Термин "варианты" используется в данном документе для обозначения практически сходных последовательностей. Для нуклеотидных последовательностей консервативные варианты включают те последовательности, которые из-за вырожденности генетического кода кодируют аминокислотную последовательность одного из пестицидных полипептидов согласно вариантам осуществления. Специалисты в данной области техники легко поймут, что вследствие вырожденности генетического кода существует множество нуклеотидных последовательностей, кодирующих, белки согласно настоящему изобретению. Таблица 1 представляет собой таблицу кодонов, в которой представлены синонимичные кодоны для каждой аминокислоты. Например, все кодоны AGA, AGG, CGA, CGC, CGG и CGU кодируют аминокислоту аргинин. Таким образом, в каждом положении в нуклеиновых кислотах согласно настоящему изобретению, в котором аргинин обозначен кодоном, кодон может быть изменен на любой из соответствующих кодонов, описанных выше, без изменения кодируемого полипептида. Понятно, что U в последовательности РНК соответствует T в последовательности ДНК.
При необходимости нуклеиновую кислоту можно оптимизировать для усиления экспрессии в организме-хозяине. Таким образом, если организм-хозяин представляет собой растение, то для улучшения экспрессии можно синтезировать синтетические нуклеиновые кислоты с использованием кодонов, предпочтительных для растений. См., например, Campbell and Gowri, (1990) Plant Physiol. 92:1-11; в отношении обзора использования кодонов, предпочтительных для хозяина. Например, хотя последовательности нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления могут экспрессироваться как у видов однодольных, так и двудольных растений, последовательности можно модифицировать с учетом специфических предпочтений кодонов и предпочтений по содержанию GC у однодольных или двудольных, если было показано, что предпочтения отличаются (Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:477-498). Таким образом, кодон, предпочтительный для маиса, для конкретной аминокислоты можно получить из известных генных последовательностей маиса. Данные о частоте использования кодонов в маисе для 28 генов из растений маиса приведены в таблице 4 в Murray, et al., выше. Из уровня техники доступны способы синтеза предпочтительных для растений генов. См., например, патенты США №№ 5380831 и 5436391, и Murray, et al., (1989) Nucleic Acids Res. 17:477-498, и Liu H et al. Mol Bio Rep 37:677-684, 2010, включенные в данный документ посредством ссылки. Таблицу частоты использования кодонов Zea maize также можно найти на сайте kazusa.or.jp/codon/cgi-bin/showcodon.cgi?species=4577, доступ к которому можно получить с применением префикса www. В таблице 2 показан анализ оптимальных кодонов маиса (адаптировано из Liu H et al. Mol Bio Rep 37:677-684, 2010).
Таблица 2
Частоту использования кодонов сравнивали с применением критерия сопряженности хи-квадрат для идентификации оптимальных кодонов. Кодоны, которые встречаются статистически более часто (P\0,01), обозначены звездочкой.
Таблица частоты использования кодонов Glycine max показана в виде таблицы 3, и ее также можно найти на сайте kazusa.or.jp/codon/cgi-bin/showcodon.cgi?species=3847&aa=1&style=N, доступ к которому можно получить с применением префикса www.
Таблица 3
К тому же, специалист в данной области техники поймет, что изменения можно вводить путем мутирования последовательностей нуклеиновой кислоты, что ведет к изменениям в аминокислотной последовательности кодируемого полипептида без изменения биологической активности белков. Таким образом, вариантные молекулы нуклеиновой кислоты можно создавать путем введения одной или нескольких нуклеотидных замен, добавлений и/или делеций в соответствующую последовательность нуклеиновой кислоты, раскрытую в данном документе, так что одна или несколько аминокислотных замен, добавлений или делеций вводятся в кодируемый белок. Мутации можно вводить при помощи стандартных методик, таких как сайт-направленный мутагенез и ПЦР-опосредованный мутагенез. Такие вариантные последовательности нуклеиновой кислоты также охватываются настоящим изобретением.
Встречающиеся в природе аллельные варианты, такие как эти, можно идентифицировать с применением хорошо известных методик молекулярной биологии, таких как, например, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и методики гибридизации, как изложено в данном документе.
В некоторых вариантах осуществления полинуклеотид, кодирующий полипептид с SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10, представляет собой последовательность нуклеиновой кислоты, отличающуюся от геномной.
Вариантные нуклеотидные последовательности также включают синтетически полученные нуклеотидные последовательности, такие как полученные, например, с помощью сайт-направленного мутагенеза, но которые все еще кодируют пестицидный белок согласно вариантам осуществления, такой как мутантный токсин. В целом, варианты конкретной нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления будут иметь последовательность, по меньшей мере на приблизительно 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную конкретной нуклеотидной последовательности при определении с помощью программ для выравнивания последовательностей, описанных в других местах в данном документе, с использованием параметров по умолчанию. Вариант нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления может отличаться от данной последовательности лишь 1-15 нуклеотидами, лишь 1-10, как например, 6-10, лишь 5, лишь 4, 3, 2 или даже 1 нуклеотидом.
Варианты конкретной нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления (т.е. иллюстративной нуклеотидной последовательности) также можно оценивать путем сравнения процентной идентичности последовательности для полипептида, кодируемого вариантной нуклеотидной последовательностью, и полипептида, кодируемого эталонной нуклеотидной последовательностью. Таким образом, например, раскрыты выделенные нуклеиновые кислоты, которые кодируют полипептид с данной процентной идентичностью последовательности по отношению к полипептиду с SEQ ID NO 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10. Процентную идентичность последовательности для любых двух полипептидов можно рассчитать с помощью программ для выравнивания последовательностей, описанных в других местах в данном документе, с использованием параметров по умолчанию. При оценке любой заданной пары полинуклеотидов согласно вариантам осуществления путем сравнения процентной идентичности последовательности, общей для двух полипептидов, которые они кодируют, последовательности двух кодируемых полипептидов идентичны по меньшей мере на приблизительно 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, обычно по меньшей мере на приблизительно 75%, 80%, 85%, по меньшей мере на приблизительно 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97% или по меньшей мере на приблизительно 98%, 99% или больше.
Используемый в данном документе термин "вариантный белок" охватывает полипептиды, которые получены из нативного белка: путем делеции (так называемого усечения) или добавления одной или нескольких аминокислот на N-конце и/или C-конце нативного белка; делеции или добавления одной или нескольких аминокислот в одном или нескольких сайтах в нативном белке или замены одной или нескольких аминокислот в одном или нескольких сайтах в нативном белке. Соответственно, термин ''вариантный белок'' охватывает биологически активные фрагменты нативного белка, которые содержат достаточное число смежных аминокислотных остатков для сохранения биологической активности нативного белка, т.е. для того, чтобы он обладал пестицидной активностью. Такая пестицидная активность может быть отличающейся или улучшенной по сравнению с нативным белком, или она может быть неизменной при условии, что пестицидная активность сохраняется.
Вариантные белки, охватываемые вариантами осуществления, являются биологически активными, то есть они продолжают обладать необходимой биологической активностью нативного белка, то есть пестицидной активностью, как описано в данном документе. Такие варианты могут быть результатом, например, генетического полиморфизма или манипуляции, осуществляемой человеком. Биологически активные варианты нативного пестицидного белка согласно вариантам осуществления будут иметь последовательность, по меньшей мере на приблизительно 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную аминокислотной последовательности для нативного белка при определении с помощью программ для выравнивания последовательностей, описанных в других местах в данном документе, с использованием параметров по умолчанию. Биологически активный вариант белка согласно вариантам осуществления может отличаться от данного белка лишь 1-15 аминокислотными остатками, лишь 1-10, как например, 6-10, лишь 5, лишь 4, 3, 2 или даже 1 аминокислотным остатком.
В некотором варианте осуществления инсектицидный полипептид имеет последовательность, по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную аминокислотной последовательности с SEQ ID NO: 2.
В некотором варианте осуществления инсектицидный полипептид имеет последовательность, по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную аминокислотной последовательности с SEQ ID NO: 4.
В некотором варианте осуществления инсектицидный полипептид имеет последовательность, по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную аминокислотной последовательности с SEQ ID NO: 6.
В некотором варианте осуществления инсектицидный полипептид имеет последовательность, по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную аминокислотной последовательности с SEQ ID NO: 8.
В некотором варианте осуществления инсектицидный полипептид имеет последовательность, по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или больше идентичную аминокислотной последовательности с SEQ ID NO: 10.
В некоторых вариантах осуществления полипептид характеризуется модифицированным физическим свойством. Используемый в данном документе термин ''физическое свойство'' относится к какому-либо параметру, который подходит для описания физико-химических характеристик белка. Используемые в данном документе выражения ''физическое свойство, представляющее интерес'' и ''свойство, представляющее интерес'' используются взаимозаменяемо для обозначения физических свойств белков, которые исследуются и/или модифицируются. Примеры физических свойств включают без ограничения суммарный поверхностный заряд и распределение зарядов на поверхности белка, суммарную гидрофобность и распределение гидрофобных остатков на поверхности белка, плотность поверхностного заряда, плотность гидрофобности поверхности, общее число поверхностных ионизируемых групп, поверхностное натяжение, размер белка и его распределение в растворе, температуру плавления, теплоемкость и второй вириальный коэффициент. Примеры физических свойств также включают без ограничения растворимость, фолдинг, стабильность и усвояемость. В некоторых вариантах осуществления полипептид характеризуется повышенной перевариваемостью фрагментов, полученных в результате протеолитического расщепления, в кишечнике насекомого. Модели для переваривания при помощи искусственного желудочного сока известны специалисту в данной области техники (Fuchs, R.L. and J.D. Astwood. Food Technology 50: 83-88, 1996; Astwood, J.D., et al Nature Biotechnology 14: 1269-1273, 1996; Fu TJ et al J. Agric Food Chem. 50: 7154-7160, 2002).
Кроме того, вариантами осуществления охватывается микроорганизм, который трансформирован по меньшей мере одной нуклеиновой кислотой согласно вариантам осуществления, кассетой экспрессии, содержащей нуклеиновую кислоту, или вектором, содержащим кассету экспрессии. В некоторых вариантах осуществления микроорганизм представляет собой микроорганизм, размножающийся на растениях. Вариант осуществления настоящего изобретения относится к инкапсулированному пестицидному белку, который содержится в трансформированном микроорганизме, способном к экспрессии по меньшей мере одного пестицидного белка согласно вариантам осуществления.
Варианты осуществления предусматривают пестицидные композиции, содержащие трансформированный микроорганизм согласно вариантам осуществления. В таких вариантах осуществления трансформированный микроорганизм обычно присутствует в пестицидной композиции в пестицидно эффективном количестве вместе с подходящим носителем. Вариантами осуществления также охватываются пестицидные композиции, содержащие выделенный белок согласно вариантам осуществления, отдельно или в комбинации с трансформированным организмом согласно вариантам осуществления, и/или инкапсулированный пестицидный белок согласно вариантам осуществления в инсектицидно эффективном количестве вместе с подходящим носителем.
Варианты осуществления дополнительно предусматривают способ расширения спектра насекомых-мишеней путем применения пестицидного белка согласно вариантам осуществления в комбинации по меньшей мере с одним другим или ''вторым'' пестицидным белком. В способах согласно вариантам осуществления можно использовать любой пестицидный белок, известный из уровня техники. Такие пестицидные белки включают без ограничения Bt токсины, ингибиторы протеаз, α-амилазы и пероксидазы.
Вариантами осуществления также охватываются трансформированные или трансгенные растения, содержащие по меньшей мере одну нуклеотидную последовательность согласно вариантам осуществления. В некоторых вариантах осуществления растение является стабильно трансформированным нуклеотидной конструкцией, содержащей по меньшей мере одну нуклеотидную последовательность согласно вариантам осуществления, функционально связанную с промотором, который управляет экспрессией в растительной клетке. Используемые в данном документе термины "трансформированное растение" и "трансгенное растение" относятся к растению, которое содержит в своем геноме гетерологичный полинуклеотид. В целом, гетерологичный полинуклеотид стабильно интегрирован в геном трансгенного или трансформированного растения таким образом, что полинуклеотид передается последующим поколениям. Гетерологичный полинуклеотид может быть интегрирован в геном сам или как часть рекомбинантной кассеты экспрессии.
Следует понимать, что используемый в данном документе термин "трансгенный" включает любую клетку, клеточную линию, каллюс, ткань, часть растения или растение, генотип которого был изменен в результате присутствия гетерологичной нуклеиновой кислоты, в том числе такие трансгенные объекты, которые исходно изменены таким образом, а также такие трансгенные объекты, которые созданы путем половых скрещиваний или бесполого размножения из исходного трансгенного объекта. Используемый в данном документе термин ''трансгенный'' не охватывает изменение генома (хромосомного или внехромосомного) с помощью традиционных способов селекции растений или встречающихся в природе трансгенных объектов, например, случайное перекрестное опыление, инфекция, вызванная нерекомбинантным вирусом, трансформация нерекомбинантными бактериями, нерекомбинационная транспозиция или спонтанная мутация.
Используемый в данном документе термин "растение" включает целые растения, органы растений (например, листья, стебли, корни и т.д.), семена, растительные клетки и потомство таковых. Части трансгенных растений находятся в пределах объема вариантов осуществления и предусматривают, например, растительные клетки, растительные протопласты, тканевые культуры растительных клеток, из которых можно регенерировать растения, растительные каллюсы, скопления растительных клеток и растительные клетки, которые являются интактными в растениях или частях растений, таких как зародыши, пыльца, семяпочки, семена, листья, цветки, ветви, плоды, зерна, колоски, стержни початков, шелуха, стебли, корни, верхушки корней, пыльники и т.п., происходящих из трансгенных растений или их потомства, ранее трансформированных молекулой ДНК согласно вариантам осуществления и, таким образом, по меньшей мере частично состоящих из трансгенных клеток. Класс растений, которые можно применять в способах согласно вариантам осуществления обычно настолько же широк, как и класс высших растений, поддающихся методикам трансформации, включающий как однодольные, так и двудольные растения.
Хотя варианты осуществления не зависят от конкретного биологического механизма повышения устойчивости растения к вредителю растений, экспрессия нуклеотидных последовательностей согласно вариантам осуществления в растении может приводить в результате к выработке пестицидных белков согласно вариантам осуществления и к повышению устойчивости растения к вредителю растений. Растения согласно вариантам осуществления находят применение в сельском хозяйстве в способах оказания воздействия на насекомых-вредителей. Определенные варианты осуществления предусматривают трансформированные культурные растения, такие как, например, растения маиса, которые находят применение в способах оказания воздействия на насекомых-вредителей растения, таких как, например, чешуекрылые вредители.
''Исследуемое растение или растительная клетка'' представляют собой растение или растительную клетку, в которых генетическое изменение, такое как трансформация, затронуло ген, представляющий интерес, или представляют собой растение или растительную клетку, которые происходят от растения или клетки, измененных таким образом, и которые содержат изменение. ''Контроль'', или ''контрольное растение'', или ''контрольная растительная клетка'' обеспечивают точку отсчета для измерения изменений в фенотипе исследуемого растения или растительной клетки.
Контрольное растение или растительная клетка могут представлять собой, например: (a) растение или клетку дикого типа, т. е. с таким же генотипом, что и у исходного материала для генетического изменения, которое дал в результате дало исследуемое растение или клетку; (b) растение или растительную клетку с таким же генотипом, что и у исходного материала, но которые были трансформированы нуль-конструкцией (т. е. конструкцией, которая не оказывает известного влияния на признак, представляющий интерес, такой как конструкция, содержащая маркерный ген); (c) растение или растительную клетку, которые являются нетрансформированным сегрегантом среди потомства исследуемых растения или растительной клетки; (d) растение или растительную клетку, генетически идентичные исследуемым растению или растительной клетке, но которые не были подвергнуты воздействию условий или стимулов, которые будут индуцировать экспрессию гена, представляющего интерес, или (e) исследуемое растение или растительную клетку, как таковые, в условиях, при которых ген, представляющий интерес, не экспрессируется.
Специалист в данной области техники легко поймет, что достижения в области молекулярной биологии, такие как сайт-специфический и неспецифический мутагенез, методики полимеразной цепной реакции и методики белковой инженерии, обеспечивают богатый набор инструментов и протоколов, подходящих для применения с целью изменения или конструирования как аминокислотной последовательности, так и лежащих в основе генных последовательностей белков, представляющих интерес с точки зрения сельского хозяйства.
Таким образом, белки согласно вариантам осуществления можно изменять различными способами, включая аминокислотные замены, делеции, усечения и вставки. Способы осуществления таких манипуляций, как правило, известны из уровня техники. Например, варианты аминокислотных последовательностей пестицидных белков можно получить путем введения мутаций в синтетическую нуклеиновую кислоту (например, молекулу ДНК). Способы мутагенеза и внесения изменений в нуклеиновую кислоту хорошо известны из уровня техники. Например, сконструированные изменения можно вводить с использованием методики опосредованного олигонуклеотидами сайт-направленного мутагенеза. См., например, Kunkel (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:488-492; Kunkel et al. (1987) Methods in Enzymol. 154:367-382; патент США № 4873192; Walker and Gaastra, eds. (1983) Techniques in Molecular Biology (MacMillan Publishing Company, New York) и источники, цитируемые в этих документах.
Подвергнутые мутагенезу нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления можно модифицировать с тем, чтобы изменить приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или больше аминокислот, присутствующих в первичной последовательности кодируемого полипептида. В качестве альтернативы, можно вводить даже еще большее количество изменений по отношению к нативной последовательности таким образом, чтобы у кодируемого белка по меньшей мере приблизительно 1% или 2%, или приблизительно 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, или даже приблизительно 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, или 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, или 25%, 30%, 35%, или 40% или больше кодонов могли быть измененными или иным образом модифицированными по сравнению с соответствующим белком дикого типа. Таким же образом, у кодируемого белка может быть по меньшей мере приблизительно 1% или 2%, или приблизительно 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, или даже приблизительно 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, или 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, или 25%, 30%, 35%, или 40% или больше дополнительных кодонов по сравнению с соответствующим белком дикого типа. Следует понимать, что подвергнутые мутагенезу нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления, как предполагается, охватывают биологически функциональные эквивалентные пептиды, которые обладают пестицидной активностью, как, например, улучшенной пестицидной активностью, которую определяют по антифидантным свойствам в отношении личинок кукурузного мотылька. Такие последовательности могут возникнуть как следствие избыточности кодонов и функциональной эквивалентности, которые, как известно, встречаются в естественных условиях в последовательностях нуклеиновой кислоты и кодируемых таким образом белках.
Специалист в данной области техники поймет, что добавления аминокислот и/или аминокислотные замены обычно основываются на относительном сходстве заместителей в боковой цепи аминокислот, например, их гидрофобности, заряда, размера и т.п. Иллюстративные группы аминокислотных замен, в которых принимаются во внимание различные из вышеизложенных характеристик, хорошо известны специалисту в данной области техники и включают: аргинин и лизин; глутамат и аспартат; серин и треонин; глутамин и аспарагин; и валин, лейцин и изолейцин.
Руководство по соответствующим аминокислотным заменам, которые не влияют на биологическую активность белка, представляющего интерес, можно найти в модели Dayhoff et al. (1978) Atlas of Protein Sequence and Structure (Natl. Biomed. Res. Found., Washington, D.C.), включенной в данный документ посредством ссылки. Могут быть произведены консервативные замены, такие как замещение одной аминокислоты другой с аналогичными свойствами.
Таким образом, гены и нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления включают как встречающиеся в естественных условиях последовательности, так и мутантные формы. Аналогично, белки согласно вариантам осуществления охватывают как встречающиеся в естественных условиях белки и варианты (например, усеченные полипептиды), так и их модифицированные (например, мутантные) формы. Такие варианты будут продолжать обладать необходимой пестицидной активностью. Очевидно, что мутации, которые будут произведены в нуклеотидной последовательности, кодирующей вариант, не должны выводить последовательность из рамки считывания и, в целом, не будут создавать комплементарные участки, которые могут образовать вторичную структуру мРНК. См. публикацию заявки на европейский патент №75444.
Ожидается, что делеции, вставки и замены в белковых последовательностях, охватываемых данным документом, не произведут радикальных изменений в характеристиках белка. Тем не менее, если трудно предсказать точный эффект замены, делеции и вставки перед ее осуществлением, специалист в данной области техники поймет, что данный эффект будет оценен посредством обычных скрининговых анализов, таких как анализы с кормлением насекомых. См., например, Marrone et al. (1985) J. Econ. Entomol. 78: 290-293; и Czapla and Lang (1990) J. Econ. Entomol. 83: 2480-2485, включенные в данный документ посредством ссылки.
Вариантные нуклеотидные последовательности и белки также охватывают последовательности и белки, полученные в результате мутагенной и рекомбиногенной процедуры, такой как ДНК-шаффлинг. При такой процедуре можно производить манипуляции с одной или несколькими различными кодирующими последовательностями для создания нового пестицидного белка, обладающего необходимыми свойствами. Таким способом создают библиотеки рекомбинантных полинуклеотидов из популяции родственных по последовательностям полинуклеотидов, содержащих участки последовательностей, которые характеризуются значительной идентичностью последовательности и могут подвергаться гомологичной рекомбинации in vitro или in vivo. Например, с применением этого подхода кодирующие последовательности полной длины, мотивы в последовательностях, кодирующих домен, представляющий интерес, или любой фрагмент нуклеотидной последовательности согласно вариантам осуществления можно перетасовать между нуклеотидными последовательностями согласно вариантам осуществления и соответствующими частями других известных нуклеотидных последовательностей Cry с получением нового гена, кодирующего белок с улучшенным свойством, представляющим интерес.
Свойства, представляющие интерес, включают без ограничения пестицидную активность на единицу пестицидного белка, стабильность белка и токсичность в отношении видов, не являющихся мишенью, в особенности людей, домашнего скота, а также растений и микробов, которые экспрессируют пестицидные полипептиды согласно вариантам осуществления. Варианты осуществления не связываются конкретной стратегией шаффлинга, нужно только, чтобы по меньшей мере одна нуклеотидная последовательность согласно вариантам осуществления или ее часть была задействована в такой стратегии шаффлинга. В шаффлинге могут быль задействованы только нуклеотидные последовательности, раскрытые в данном документе, или он может дополнительно предусматривать шаффлинг других нуклеотидных последовательностей, известных из уровня техники. Стратегии ДНК-шаффлинга известны из уровня техники. См., например, Stemmer (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:10747-10751; Stemmer (1994) Nature 370:389-391; Crameri et al. (1997) Nature Biotech. 15:436-438; Moore et al. (1997) J. Mol. Biol. 272:336-347; Zhang et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:4504-4509; Crameri et al. (1998) Nature 391:288-291; и патенты США №№ 5605793 и 5837458.
Нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления также можно применять для выделения соответствующих последовательностей из других организмов, в частности, из других бактерий и более конкретно из других штаммов Bacillus. Таким образом, такие способы как ПЦР, гибридизация и т. п., можно применять для идентификации таких последовательностей на основе гомологии их последовательности с последовательностями, изложенными в данном документе. Вариантами осуществления охватываются последовательности, выбранные на основе идентичности последовательности с полными последовательностями, изложенными в данном документе, или их фрагментами. Такие последовательности включают последовательности, которые являются ортологами раскрытых последовательностей. Термин "ортологи" относится к генам, происходящим от общего предкового гена и выявляемым у различных видов как результат видообразования. Гены, обнаруживаемые у различных видов, считаются ортологами, если их нуклеотидные последовательности и/или кодируемые ими белковые последовательности имеют существенную степень идентичности, как определено в других разделах в данном документе. Зачастую, функции ортологов являются высококонсервативными среди видов.
В случае подхода на основе ПЦР олигонуклеотидные праймеры можно сконструировать для применения в ПЦР-реакциях для амплификации соответствующих последовательностей ДНК исходя из кДНК или геномной ДНК, извлеченных из какого-либо организма, представляющего интерес. Способы конструирования ПЦР-праймеров и ПЦР-клонирования, в целом, известны из уровня техники и раскрыты в Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2d ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Plainview, New York), в дальнейшем "Sambrook". См. также, Innis, et al., eds. (1990) PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Academic Press, New York); Innis and Gelfand, eds. (1995) PCR Strategies (Academic Press, New York); и Innis and Gelfand, eds. (1999) PCR Methods Manual (Academic Press, New York). Известные способы ПЦР включают без ограничений способы с применением парных праймеров, гнездовых праймеров, одиночных специфичных праймеров, вырожденных праймеров, ген-специфических праймеров, вектор-специфических праймеров, частично несовпадающих праймеров и им подобных.
При гибридизационных методиках всю известную нуклеотидную последовательность или ее часть применяют в качестве зонда, который избирательно гибридизируется с другими соответствующими нуклеотидными последовательностями, присутствующими в популяции клонированных фрагментов геномной ДНК или фрагментов кДНК (т.е., геномные библиотеки или библиотеки кДНК) из выбранного организма. Гибридизационные зонды могут представлять собой фрагменты геномной ДНК, фрагменты кДНК, фрагменты РНК или другие олигонуклеотиды, и их можно пометить выявляемой группой, такой как 32P, или любым другим выявляемым маркером. Таким образом, например, зонды для гибридизации можно получить с помощью мечения синтетических олигонуклеотидов на основе последовательностей согласно вариантам осуществления. Способы получения зондов для гибридизации и для построения библиотек кДНК и геномных библиотек, как правило, известны из уровня техники и раскрыты в Sambrook.
Например, полную последовательность, раскрытую в данном документе, или одну или несколько ее частей можно применять в качестве зонда, способного специфично гибридизироваться с соответствующими последовательностями и матричными РНК. Для обеспечения специфической гибридизации в различных условиях такие зонды включают последовательности, которые являются уникальными по отношению к последовательностям согласно вариантам осуществления и обычно имеют длину по меньшей мере приблизительно 10 или 20 нуклеотидов. Такие зонды можно применять для амплификации соответствующих последовательностей Cry из выбранного организма с помощью ПЦР Эту методику можно применять для выделения дополнительных кодирующих последовательностей из требуемого организма или в качестве диагностического анализа для определения присутствия кодирующих последовательностей в организме. Методики гибридизации включают гибридизационный скрининг высеянных на чашку Петри библиотек ДНК (бляшек или колоний; см., например, Sambrook).
Гибридизацию таких последовательностей можно проводить в жестких условиях. Используемые в данном документе термины "жесткие условия" или "жесткие условия гибридизации" относятся к условиям, при которых зонд будет гибридизоваться со своей целевой последовательностью в явно большей степени, чем с другими последовательностями (например, по меньшей мере в 2 раза, в 5 раз или в 10 раз больше по сравнению с фоном). Жесткие условия являются зависимыми от последовательности и будут отличаться при различных обстоятельствах. Путем контроля жесткости условий гибридизации и/или отмывки можно идентифицировать целевые последовательности, которые на 100% комплементарны зонду (гомологичное зондирование). В качестве альтернативы, условия жесткости можно отрегулировать так, чтобы они допускали некоторое несовпадение в последовательностях с тем, чтобы выявлять более низкие степени сходства (гетерологичное зондирование). Обычно зонд имеет длину менее приблизительно 1000 или 500 нуклеотидов.
Как правило, жесткие условия будут такими, при которых концентрация соли составляет менее приблизительно 1,5 M ионов Na, как правило, концентрация ионов Na (или других солей) составляет приблизительно 0,01-1,0 M при pH 7,0-8,3, а температура составляет по меньшей мере приблизительно 30°C для коротких зондов (например, 10-50 нуклеотидов) и по меньшей мере приблизительно 60°C для длинных зондов (например, более 50 нуклеотидов). Жесткие условия также могут быть достигнуты с помощью добавления дестабилизирующих средств, таких как формамид. Иллюстративные условия низкой жесткости включают гибридизацию с буферным раствором 30-35% формамида, 1 M NaCl, 1% SDS (додецилсульфат натрия) при 37°С и отмывкой 1Х - 2Х SSC (20X SSC=3,0 М NaCl/0,3 М тринатрия цитрат) при 50-55°С. Иллюстративные условия умеренной жесткости включают гибридизацию в 40-45% формамиде, 1,0 М NaCl, 1% SDS при 37°С и отмывку в 0,5X - 1X SSC при 55-60°C. Иллюстративные условия высокой жесткости включают гибридизацию в 50% формамиде, 1 M NaCl, 1% SDS при 37°C и окончательную отмывку в 0,1X SSC при 60-65°C в течение по меньшей мере приблизительно 20 минут. Необязательно, отмывочные буферы могут содержать от приблизительно 0,1% до приблизительно 1% SDS. Длительность гибридизации, в целом, составляет менее приблизительно 24 часов, обычно от приблизительно 4 до приблизительно 12 часов.
Специфичность, как правило, зависит от отмывок после гибридизации, причем ключевыми факторами являются ионная сила и температура конечного отмывочного раствора. Для гибридов ДНК-ДНК Tm (температуру плавления) можно аппроксимировать из уравнения в Meinkoth and Wahl (1984) Anal. Biochem. 138:267-284: Tm=81,5°C+16,6 (log M)+0,41 (%GC) - 0,61 (% форм.) - 500/л; где М представляет собой молярность одновалентных катионов, % GC представляет собой процент гуанозиновых и цитозиновых нуклеотидов в ДНК, "% форм." представляет собой процентное содержание формамида в гибридизационном растворе, и L представляет собой длину гибрида в парах оснований. Tm представляет собой температуру (при определенной ионной силе и pH), при которой 50% комплементарной последовательности-мишени гибридизируется с идеально совпадающим зондом. Процедуры отмывки, как правило, осуществляют по меньшей мере до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие и пока не будет достигнут низкий фоновый уровень гибридизации, как например, в течение 2 часов, 1 часа или 30 минут.
Tm снижают на приблизительно 1°C для каждого 1% несовпадения; таким образом, Tm, условия гибридизации и/или отмывки можно скорректировать для гибридизации с последовательностями с необходимой идентичностью. Например, если осуществляют поиск последовательностей с идентичностью ≥90%, Tm можно снизить на 10°C. Обычно, жесткие условия выбирают таким образом, чтобы температура была приблизительно на 5°C ниже, чем Tm для конкретной последовательности и комплементарной ей последовательности при определенной ионной силе и pH. Тем не менее, при условиях высокой жесткости можно проводить гибридизацию и/или отмывку при температуре на 1, 2, 3 или 4°С ниже, чем Tm; при условиях умеренной жесткости можно проводить гибридизацию и/или отмывку при температуре на 6, 7, 8, 9 или 10°C ниже, чем Tm; в условиях низкой жесткости можно проводить гибридизацию и/или отмывку при температуре на 11, 12, 13, 14, 15 или 20°С ниже, чем Tm.
При использовании уравнения, композиций для гибридизации и отмывки и необходимой Tm специалистам в данной области техники будет понятно, что изменения жесткости растворов для гибридизации и/или отмывки по определению описаны. Если необходимая степень несовпадения приводит в результате к Tm ниже 45°C (водный раствор) или 32°C (раствор формамида), то концентрацию SSC можно повысить для того, чтобы можно было использовать более высокую температуру. Исчерпывающее пособие по гибридизации нуклеиновых кислот находится в Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology-Hybridization with Nucleic Acid Probes, Part I, Chapter 2 (Elsevier, New York); и Ausubel et al., eds. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, Chapter 2 (Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York). См. также Sambrook. Таким образом, выделенные последовательности, которые кодируют белок Cry согласно вариантам осуществления и гибридизируются в жестких условиях с последовательностями Cry, раскрытыми в данном документе, или с их фрагментами, охватываются вариантами осуществления.
Следующие термины применяют для описания родства последовательностей между двумя или более нуклеиновыми кислотами или полинуклеотидами: (a) "эталонная последовательность", (b) "окно сравнения", (c) "идентичность последовательностей", (d) "процентная идентичность последовательностей" и (e) "существенная идентичность".
(a) Используемая в данном документе "эталонная последовательность" представляет собой заданную последовательность, применяемую в качестве основы для сравнения последовательностей. Эталонная последовательность может представлять собой сокращенную версию или полную форму определенной последовательности; например, в виде сегмента кДНК полной длины или последовательности гена или всей кДНК или последовательности гена.
(b) Используемый в данном документе термин "окно сравнения" относится к непрерывному и точно определенному сегменту в последовательности полинуклеотида, причем последовательность полинуклеотида в окне сравнения может содержать добавления или делеции (т. е. гэпы) по сравнению с эталонной последовательностью (которая не содержит добавлений или делеций) для оптимального выравнивания двух последовательностей. Как правило, длина окна сравнения составляет по меньшей мере 20 смежных нуклеотидов и необязательно может составлять 30, 40, 50, 100 или больше. Специалисты в данной области техники понимают, что во избежание высокого сходства с эталонной последовательностью, вследствие включения гэпов в последовательность полинуклеотида, как правило, вводится штраф за гэп, и его вычитают из количества совпадений.
Способы выравнивания последовательностей для сравнения хорошо известны из уровня техники. Таким образом, определение процентной идентичности последовательностей между любыми двумя последовательностями можно выполнить с использованием математического алгоритма. Неограничивающими примерами таких математических алгоритмов являются алгоритм по Myers and Miller (1988) CABIOS 4:11-17; алгоритм локального выравнивания по Smith et al. (1981) Adv. Appl. Math. 2:482; алгоритм глобального выравнивания по Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443-453; способ поиска локального выравнивания по Pearson and Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85:2444-2448; алгоритм по Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 872264, который модифицирован по Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-5877.
Для сравнения последовательностей можно использовать компьютерные реализации данных математических алгоритмов для того, чтобы определить идентичность последовательностей. Такие реализации включают без ограничений CLUSTAL в программе PC/Gene (доступна от Intelligenetics, Маунтин-Вью, Калифорния); программу ALIGN (версия 2.0) и GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA и TFASTA в GCG Wisconsin Genetics Software Package, версия 10 (доступны от Accelrys Inc., 9685 Scranton Road, Сан-Диего, Калифорния, США). Выравнивания при помощи этих программ могут быть выполнены с использованием параметров по умолчанию. Программа CLUSTAL хорошо описана в Higgins et al. (1988) Gene 73:237-244 (1988); Higgins et al. (1989) CABIOS 5:151-153; Corpet et al. (1988) Nucleic Acids Res. 16:10881-90; Huang et al. (1992) CABIOS 8:155-65; и Pearson et al. (1994) Meth. Mol. Biol. 24:307-331. Программа ALIGN основана на алгоритме из Myers and Miller (1988), упоминаемом выше. При сравнении аминокислотных последовательностей в программе ALIGN можно применять таблицу весов замен остатков PAM120, штраф за продолжение гэпа 12 и штраф за открытие гэпа 4. Программы BLAST по Altschul et al (1990) J. Mol. Biol. 215:403; основаны на алгоритме Karlin and Altschul (1990), упоминаемом выше. Поиски нуклеотидных последовательностей в BLAST можно выполнять с помощью программы BLASTN при параметрах вес выравнивания=100, длина слова=12 с получением нуклеотидных последовательностей, гомологичных нуклеотидной последовательности, кодирующей белок согласно вариантам осуществления. Поиски белковых последовательностей в BLAST можно выполнять с помощью программы BLASTX при параметрах вес выравнивания=50, длина слова=3 с получением аминокислотных последовательностей, гомологичных белку или полипептиду согласно вариантам осуществления. Для получения выравнивания с гэпами с целью сравнения можно использовать Gapped BLAST (в BLAST 2.0), как описано в Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389. В качестве альтернативы, можно использовать PSI-BLAST (в BLAST 2.0) для выполнения итерационного поиска, который обнаруживает отдаленные взаимосвязи между молекулами. См. Altschul et al. (1997), упоминаемый выше. При использовании BLAST, Gapped BLAST, PSI-BLAST можно использовать параметры по умолчанию для соответствующих программ (например, BLASTN для нуклеотидных последовательностей, BLASTX для белков). См. веб-сайт Национальной центра биотехнологической информации в сети Интернет по адресу ncbi.hlm.nih.gov. Выравнивание можно проводить вручную путем просмотра.
Если не указано иное, значения идентичности/сходства последовательностей, приведенные в данном документе, относятся к значению, полученному с помощью GAP версии 10 с применением следующих параметров: % идентичности и % сходства для нуклеотидной последовательности с применением штрафа за открытие гэпа 50, и штрафа за продолжение гэпа 3, и матрицы замен nwsgapdna.cmp; % идентичности и % сходства для аминокислотной последовательности с применением штрафа за открытие гэпа 8, и штрафа за продолжение гэпа 2, и матрицы замен BLOSUM62; или любой эквивалентной ей программы. Используемый в данном документе термин "эквивалентная программа" относится к любой программе для сравнения последовательностей, в которой для любых двух рассматриваемых последовательностей осуществляют выравнивание с идентичными совпадениями нуклеотидных или аминокислотных остатков и идентичной процентной идентичностью последовательности по сравнению с соответствующим выравниванием, осуществляемым с помощью GAP версии 10.
В GAP используется алгоритм по Needleman and Wunsch (1970), выше, для обнаружения выравнивания двух полных последовательностей, который максимально увеличивает число совпадений и сводит к минимуму количество гэпов. GAP рассматривает все возможные варианты выравнивания и положения гэпов и создает выравнивание с наибольшим количеством совпадающих оснований и наименьшим числом гэпов. Она позволяет назначить штраф за открытие гэпа и штраф за продолжение гэпа в единицах совпадающих оснований. GAP должна прибавлять число штрафов за открытие гэпа к совпадениям для каждого гэпа, который вводится. Если выбран штраф за продолжение гэпа больше нуля, GAP должна, кроме этого, прибавлять для каждого введенного гэпа длину гэпа, умноженную на штраф за продолжение гэпа. Значения по умолчанию для штрафа за открытие гэпа и значения по умолчанию для штрафа за продолжение гэпа в GCG Wisconsin Genetics Software Package версии 10 для белковых последовательностей составляют 8 и 2, соответственно. Для нуклеотидных последовательностей штраф за открытие гэпа по умолчанию составляет 50, в то время как штраф за продолжение гэпа по умолчанию составляет 3. Штрафы за открытие гэпа и за продолжение гэпа могут быть выражены в виде целого числа, выбранного из группы, состоящей из целых чисел от 0 до 200. Таким образом, например, штрафы за открытие гэпа и за продолжение гэпа могут составлять 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 или больше.
GAP является одним представителем семейства лучших средств выравнивания. Существует множество представителей этого семейства, но ни один другой представитель не характеризуется лучшим качеством. GAP отображает четыре численных показателя для выравниваний: качество, отношение, идентичность и сходство. Качество является увеличенным до максимума показателем для выравнивания последовательностей. Отношение представляет собой качество, деленное на количество оснований в более коротком сегменте. Процент идентичности представляет собой процент символов, которые собственно совпадают. Процентное сходство представляет собой процент символов, которые являются сходными. Символы, которые расположены между гэпами, игнорируют. Подобие оценивают, если значение матрицы замен для пары символов больше или равно 0,50, что является пороговым значением для подобия. Матрицей замен, используемой в версии 10 пакета программного обеспечения GCG Wisconsin Genetics Software Package, является BLOSUM62 (см. Henikoff and Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915).
(c) Как используется в данном документе, " идентичность последовательностей" или "идентичность" в контексте двух последовательностей нуклеиновой кислоты или полипептидных последовательностей относится к остаткам в двух последовательностях, которые являются одинаковыми при выравнивании на максимальное соответствие в пределах определенного окна сравнения. Если процентную идентичность последовательностей используют применительно к белкам, подразумевается, что положения остатков, которые не являются идентичными, часто отличаются консервативными аминокислотными заменами, при этом аминокислотные остатки заменены другими аминокислотными остатками с аналогичными химическими свойствами (например, зарядом или гидрофобностью) и, следовательно, не изменяют функциональные свойства молекулы. Если последовательности отличаются консервативными заменами, то процентную идентичность последовательностей можно повысить, с тем чтобы внести поправку на консервативную природу замены. Считают, что последовательности, которые отличаются по таким консервативным заменам, характеризуются "сходством последовательностей" или "сходством". Средства для осуществления такой корректировки хорошо известны специалистам в данной области техники. Как правило, она предусматривает оценку в баллах консервативной замены в качестве скорее частичного, чем полного несовпадения, что, таким образом, увеличивает процент идентичности последовательности. Таким образом, например, если идентичной аминокислоте присваивается балл 1, а неконсервативной замене присваивается балл ноль, то консервативной замене присваивается балл от нуля до 1. Оценку консервативных замен в баллах рассчитывают, например, как реализовано в программе PC/GENE (Intelligenetics, Маунтин-Вью, Калифорния).
(d) Как используется в данном документе, "процентная идентичность последовательностей" означает значение, определяемое с помощью сравнения двух последовательностей с оптимальным выравниванием в пределах окна сравнения, где часть последовательности полинуклеотида в окне сравнения может содержать добавления или делеции (т.е. гэпы) по сравнению с эталонной последовательностью (которая не содержит добавлений или делеций) для оптимального выравнивания двух последовательностей. Процент рассчитывают путем определения количества положений, в которых идентичное основание нуклеиновой кислоты или аминокислотный остаток встречаются в обеих последовательностях, с получением числа совпадающих положений, деления числа совпадающих положений на общее число положений в окне сравнения и умножения результата на 100 с получением процентной идентичности последовательностей.
(e)(i) Термин "существенная идентичность" последовательностей полинуклеотидов означает, что полинуклеотид содержит последовательность, которая по меньшей мере на 70%, 80%, 90% или 95% или более идентична при сравнении с эталонной последовательностью с помощью одной из описанных программ для выравнивания с использованием стандартных параметров. Специалист в данной области техники поймет, что данные значения можно соответствующим образом скорректировать для определения соответствующей идентичности белков, кодируемых двумя нуклеотидными последовательностями с учетом вырожденности кодона, аминокислотного сходства, расположения рамки считывания и т.п. Существенная идентичность аминокислотных последовательностей для данных целей обычно означает, что последовательности идентичны по меньшей мере на 60%, 70%, 80%, 90% или 95% или больше.
Другим показателем того, что нуклеотидные последовательности являются существенно идентичными, является то, что две молекулы гибридизируются друг с другом в жестких условиях. Обычно, жесткие условия выбирают так, чтобы температура была приблизительно на 5°C ниже Tm для конкретной последовательности при определенной ионной силе и pH. Тем не менее, жесткие условия охватывают температуры в диапазоне от приблизительно 1°C до приблизительно 20°C ниже Tm в зависимости от необходимой степени жесткости, что в ином случае оговорено в данном документе. Нуклеиновые кислоты, которые не гибридизируются друг с другом в жестких условиях, все еще являются существенно идентичными, если полипептиды, которые они кодируют, являются существенно идентичными. Это может иметь место, например, если копия нуклеиновой кислоты создана с использованием максимальной вырожденности кодона, допускаемой генетическим кодом. Одним показателем того, что две последовательности нуклеиновой кислоты существенно идентичны, является то, что полипептид, кодируемый первой нуклеиновой кислотой, является иммунологически перекрестно-реагирующим с полипептидом, кодируемым второй нуклеиновой кислотой.
(e)(ii) Термин "существенная идентичность" в контексте пептида указывает на то, что пептид содержит последовательность, по меньшей мере на 70%, 80%, 85%, 90%, 95% или больше идентичную эталонной последовательности в пределах определенного окна сравнения. Оптимальное выравнивание для этих целей можно провести с использованием алгоритма глобального выравнивания по Needleman and Wunsch (1970), выше. Признаком того, что две пептидные последовательности являются практически идентичными, является то, что один пептид является иммунологически реактивным с антителами ко второму пептиду. Таким образом, пептид является практически идентичным второму пептиду, например, где два пептида отличаются только по консервативному замещению. Пептиды, которые являются "существенно сходными", имеют общие последовательности, как отмечалось выше, за исключением того, что положения остатков, которые не идентичны, могут отличаться по консервативным аминокислотным изменениям.
Применение термина "нуклеотидные конструкции" в данном документе не предназначено ограничивать варианты осуществления нуклеотидными конструкциями, содержащими ДНК. Специалисты в данной области техники поймут, что нуклеотидные конструкции, в частности полинуклеотиды и олигонуклеотиды, состоящие из рибонуклеотидов и комбинаций рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов, также можно применять в способах, раскрытых в данном документе. Нуклеотидные конструкции, нуклеиновые кислоты и нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления дополнительно охватывают все комплементарные формы таких конструкций, молекул и последовательностей. Кроме того, нуклеотидные конструкции, нуклеотидные молекулы и нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления охватывают все нуклеотидные конструкции, молекулы и последовательности, которые можно использовать в способах согласно вариантам осуществления для трансформации растений, в том числе без ограничения состоящие из дезоксирибонуклеотидов, рибонуклеотидов и их комбинаций. Такие дезоксирибонуклеотиды и рибонуклеотиды предусматривают как встречающиеся в природе молекулы, так и синтетические аналоги. Нуклеотидные конструкции, нуклеиновые кислоты и нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления также охватывают все формы нуклеотидных конструкций, в том числе без ограничения однонитевые формы, двунитевые формы, шпильки, структуры "стебель-и-петля" и т.п.
Дополнительный вариант осуществления относится к трансформированному организму, такому как организм, выбранный из группы, состоящей из растительных клеток или клеток насекомых, бактерий, дрожжей, бакуловирусов, простейших, нематод и водорослей. Трансформированный организм содержит молекулу ДНК согласно вариантам осуществления, кассету экспрессии, содержащую указанную молекулу ДНК, или вектор, содержащий указанную кассету экспрессии, которые могут быть стабильно встроенными в геном трансформированного организма.
Последовательности согласно вариантам осуществления представлены в составе ДНК-конструкций для экспрессии в организме, представляющем интерес. Конструкции будут включать 5' и 3' регуляторные последовательности, функционально связанные с последовательностью согласно вариантам осуществления. Используемое в данном документе выражение "функционально связанные" относится к функциональной связи между промотором и второй последовательностью, где промоторная последовательность инициирует и опосредует транскрипцию последовательности ДНК, соответствующей второй последовательности. В целом, функционально связанный означает, что последовательности нуклеиновой кислоты, которые связаны, являются смежными, и в случае, когда необходимо соединить два белок-кодирующих участка, они являются смежными и находятся в одной рамке считывания. Конструкция может дополнительно содержать по меньшей мере один дополнительный ген, подлежащий введению в организм путем котрансформации. В качестве альтернативы, дополнительный(дополнительные) ген(гены) могут быть представлены во множественных ДНК-конструкциях.
Такая ДНК-конструкция снабжена несколькими сайтами рестрикции для вставки последовательности Cry токсина, транскрипция которой будет регулироваться регуляторными участками. ДНК-конструкция может дополнительно содержать гены селектируемых маркеров.
В направлении транскрипции 5' - 3' ДНК-конструкция будет включать в себя: участок инициации транскрипции и трансляции (т. е. промотор), последовательность ДНК согласно вариантам осуществления и участок терминации транскрипции и трансляции (т. е. участок терминации), функционирующие в организме, служащем хозяином. Участок инициации транскрипции (т.е. промотор) может быть нативным, аналогичным, чужеродным или гетерологичным относительно организма-хозяина и/или последовательности согласно вариантам осуществления. Кроме того, промотор может быть природной последовательностью или, в качестве альтернативы, синтетической последовательностью. Применяемый в данном документе термин "чужеродный" указывает на то, что промотор не найден в нативном организме, в который введен промотор. Если промотор является "чужеродным" или "гетерологичным" относительно последовательности согласно вариантам осуществления, предполагается, что промотор не является нативным или встречающимся в природе промотором для функционально связанной последовательности согласно вариантам осуществления. Используемый в данном документе химерный ген содержит кодирующую последовательность, функционально связанную с участком инициации транскрипции, который является гетерологичным для кодирующей последовательности. Если промотор является нативной или природной последовательностью, экспрессия функционально связанной последовательности изменена по сравнению с экспрессией дикого типа, что приводит к изменению фенотипа.
Участок терминации может быть нативным относительно участка инициации транскрипции, может быть нативным относительно функционально связанной последовательности ДНК, представляющей интерес, может быть нативным относительно растения-хозяина или может быть получен из другого источника (т. e. чужеродной или гетерологичной для промотора, последовательности, представляющей интерес, растения-хозяина или какой-либо их комбинации).
Подходящие участки терминации доступны из Ti-плазмиды A. tumefaciens, такие как участки терминации генов октопинсинтазы и нопалинсинтазы. См. также Guerineau et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 262:141-144; Proudfoot (1991) Cell 64:671-674; Sanfacon et al. (1991) Genes Dev. 5:141-149; Mogen et al. (1990) Plant Cell 2:1261-1272; Munroe et al. (1990) Gene 91:151-158; Ballas et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:7891-7903; и Joshi et al. (1987) Nucleic Acid Res. 15:9627-9639.
При необходимости нуклеиновую кислоту можно оптимизировать для усиления экспрессии в организме-хозяине. Таким образом, если организм-хозяин представляет собой растение, то для улучшения экспрессии можно синтезировать синтетические нуклеиновые кислоты с использованием кодонов, предпочтительных для растений. См., например, Campbell and Gowri, (1990) Plant Physiol. 92:1-11; в отношении обзора использования кодонов, предпочтительных для хозяина. Например, хотя последовательности нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления могут экспрессироваться как у видов однодольных, так и двудольных растений, последовательности можно модифицировать с учетом специфических предпочтений кодонов и предпочтений по содержанию GC у однодольных или двудольных, если было показано, что предпочтения отличаются (Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:477-498). Таким образом, кодон, предпочтительный для маиса, для конкретной аминокислоты можно получить из известных генных последовательностей маиса. Данные о частоте использования кодонов в маисе для 28 генов из растений маиса приведены в таблице 4 в Murray et al., выше. Из уровня техники доступны способы синтеза предпочтительных для растений генов. См., например, патенты США №№ 5380831 и 5436391; и Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:477-498, включенные в данный документ посредством ссылки.
Известны дополнительные модификации последовательности для усиления экспрессии гена у клетки-хозяина. Они включают устранение последовательностей, кодирующих ложные сигналы полиаденилирования, сигналы сайта сплайсинга экзонов и интронов, транспозон-подобные повторы и другие хорошо изученные последовательности, которые могут быть вредны для экспрессии гена. Содержание GC в последовательности можно скорректировать до уровней, средних для данного клеточного хозяина, рассчитываемых с учетом известных генов, экспрессируемых в клетке-хозяине. Используемый в данном документе термин "клетка-хозяин" относится к клетке, которая содержит вектор и поддерживает репликацию и/или экспрессию предполагаемых векторов экспрессии. Клетки-хозяева могут быть прокариотическими клетками, такими как E. coli, или эукариотическими клетками, такими как клетки дрожжей, насекомых, амфибий или млекопитающих, или клетками однодольных или двудольных растений. Примером клетки-хозяина, относящейся к однодольному растению, является клетка-хозяин маиса. Если возможно, последовательность модифицируют для того, чтобы избежать образования прогнозируемых шпилечных вторичных структур мРНК.
Кассеты экспрессии могут дополнительно содержать 5'-лидерные последовательности. Такие лидерные последовательности могут способствовать усилению трансляции. Трансляционные лидерные последовательности известны в области техники и включают: лидерные последовательности пикорнавирусов, например, лидерную последовательность EMCV (5'-некодирующий участок вируса энцефаломиокардита) (Elroy-Stein et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 6126-6130); лидерные последовательности потивирусов, например, лидерную последовательность TEV (вируса гравировки табака) (Gallie et al. (1995) Gene 165(2): 233-238), лидерную последовательность MDMV (вируса карликовой мозаики кукурузы), белка, связывающего тяжелую цепь иммуноглобулина человека (BiP) (Macejak et al. (1991) Nature 353: 90-94); нетранслируемую лидерную последовательность мРНК белка оболочки вируса мозаики люцерны (РНК-4 AMV) (Jobling et al. (1987) Nature 325: 622-625); лидерную последовательность вируса табачной мозаики (TMV) (Gallie et al. (1989) в Molecular Biology of RNA, ed. Cech (Liss, New York), pp. 237-256) и лидерную последовательность вируса хлоротической пятнистости маиса (MCMV) (Lommel et al. (1991) Virology 81: 382-385). См. также Della-Cioppa et al. (1987) Plant Physiol. 84: 965-968.
При получении кассеты экспрессии с различными фрагментами ДНК можно проводить манипуляции так, чтобы получить последовательности ДНК в надлежащей ориентации и, при необходимости, в надлежащей рамке считывания. С этой целью для соединения фрагментов ДНК можно использовать адаптеры или линкеры или можно задействовать другие манипуляции для внесения подходящих сайтов рестрикции, удаления избыточной ДНК, удаления сайтов рестрикции или т. п. С этой целью можно задействовать мутагенез in vitro, репарацию с помощью праймеров, рестрикцию, гибридизацию, повторные замены, например, транзиции и трансверсии.
При практическом осуществлении вариантов осуществления можно применять ряд промоторов. Промоторы можно выбирать, исходя из требуемого результата. Нуклеиновые кислоты можно объединять с конститутивными, тканепредпочтительными, индуцируемыми или другими промоторами для экспрессии в организме-хозяине. Подходящие конститутивные промоторы для использования в растительной клетке-хозяине включают, например, коровый промотор промотора Rsyn7 и другие конститутивные промоторы, раскрытые в WO 99/43838 и патенте США № 6072050; коровый промотор 35S CaMVр (Odell et al. (1985) Nature 313: 810-812); промотор актина риса (McElroy et al. (1990) Plant Cell 2: 163-171); убиквитина (Christensen et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12: 619-632 и Christensen et al. (1992) Plant Mol. Biol. 18: 675-689); промотор гена pEMU (Last et al. (1991) Theor. Appl. Genet. 81: 581-588); промотор гена MAS (Velten et al. (1984) EMBO J. 3:2723-2730); промотор ALS (патент США № 5659026) и им подобные. Другие конститутивные промоторы включают, например, раскрытые в патентах США №№ 5608149; 5608144; 5604121; 5569597; 5466785; 5399680; 5268463; 5608142 и 6177611.
В зависимости от требуемого результата, может быть полезно экспрессировать ген при помощи индуцируемого промотора. Особый интерес для регуляции экспрессии нуклеотидных последовательностей согласно вариантам осуществления у растений представляют собой индуцируемые ранением промоторы. Такие индуцируемые ранением промоторы могут реагировать на повреждение, вызванное питанием насекомого, и они включают промотор гена ингибитора протеиназы картофеля (pin II) (Ryan (1990) Ann. Rev. Phytopath. 28: 425-449; Duan et al. (1996) Nature Biotechnology 14: 494-498); промоторы генов wun1 и wun2, патент США № 5428148; промоторы генов win1 и win2 (Stanford et al. (1989) Mol. Gen. Genet. 215: 200-208); промотор гена системина (McGurl et al. (1992) Science 225: 1570-1573); промотор гена WIP1 (Rohmeier et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 783-792; Eckelkamp et al. (1993) FEBS Letters 323: 73-76); промотор гена MPI (Corderok et al. (1994) Plant J. 6(2): 141-150); и т.п., включенные в данный документ посредством ссылки.
Кроме того, в способах и нуклеотидных конструкциях согласно вариантам осуществления можно использовать индуцируемые патогеном промоторы. Такие индуцируемые патогеном промоторы включают промоторы из генов, связанных с патогенезом белков (PR-белков), которые индуцируются после инфицирования патогеном; например, PR-белков, SAR-белков, бета-1,3-глюканазы, хитиназы и т. д. См., например, Redolfi, et al. (1983) Neth. J. Plant Pathol. 89: 245-254; Uknes et al. (1992) Plant Cell 4: 645-656 и Van Loon (1985) Plant Mol. Virol. 4: 111-116. См. также WO 99/43819, включенную в данный документ посредством ссылки.
Представляют интерес промоторы, которые экспрессируются локально в месте заражения патогеном или рядом с ним. См., например, Marineau et al. (1987) Plant Mol. Biol. 9:335-342; Matton et al. (1989) Molecular Plant-Microbe Interactions 2:325-331; Somsisch et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:2427-2430; Somsisch et al. (1988) Mol. Gen. Genet. 2:93-98; и Yang (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:14972-14977. См. также Chen et al. (1996) Plant J. 10:955-966; Zhang et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:2507-2511; Warner et al. (1993) Plant J. 3:191-201; Siebertz et al. (1989) Plant Cell 1:961-968; патент США № 5750386 (индуцируемый нематодой) и источники, цитируемые в этих документах. Особый интерес представляет индуцируемый промотор для гена маиса PRms, экспрессия которого индуцируется патогеном Fusarium moniliforme (см., например, Cordero et al. (1992) Physiol. Mol. Plant Path. 41:189-200).
Регулируемые химическими веществами промоторы можно применять для модуляции экспрессии гена в растении посредством внесения экзогенного химического регулятора. В зависимости от цели, промотор может быть индуцируемым химическим веществом промотором, в этом случае применение химического вещества индуцирует экспрессию гена, или репрессируемым химическим веществом промотором, в этом случае применение химического вещества подавляет экспрессию гена. Индуцируемые химическими веществами промоторы известны из уровня техники и включают без ограничения промотор In2-2 маиса, который активируется антидотами к бензолсульфонамидным гербицидам, промотор GST маиса, который активируется гидрофобными электрофильными соединениями, которые применяются в качестве предвсходовых гербицидов, и промотор PR-1a табака, который активируется салициловой кислотой. Другие регулируемые химическими веществами промоторы, представляющие интерес, включают чувствительные к стероидам промоторы (см., например, индуцируемый глюкокортикоидами промотор в Schena et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:10421-10425; и McNellis et al. (1998) Plant J. 14(2):247-257) и индуцируемые тетрациклином и репрессируемые тетрациклином промоторы (см., например, Gatz et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 227:229-237, и патенты США №№ 5814618 и 5789156), включенные в данный документ посредством ссылки.
Тканепредпочтительные промоторы можно использовать для целенаправленного усиления экспрессии пестицидного белка в пределах конкретной ткани растения. Тканепредпочтительные промоторы включают в себя промоторы, обсуждаемые в Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12(2)255-265; Kawamata et al. (1997) Plant Cell Physiol. 38(7):792-803; Hansen et al. (1997) Mol. Gen Genet. 254(3):337-343; Russell et al. (1997) Transgenic Res. 6(2):157-168; Rinehart et al. (1996) Plant Physiol. 112(3):1331-1341; Van Camp et al. (1996) Plant Physiol. 112(2):525-535; Canevascini et al. (1996) Plant Physiol. 112(2):513-524; Yamamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35(5):773-778; Lam (1994) Results Probl. Cell Differ. 20:181-196; Orozco et al. (1993) Plant Mol Biol. 23(6):1129-1138; Matsuoka et al. (1993) Proc Natl. Acad. Sci. USA 90(20):9586-9590 и Guevara-Garcia et al. (1993) Plant J. 4(3):495-505. В случае необходимости, такие промоторы можно модифицировать с получением слабой экспрессии.
Промоторы, активные преимущественно в листьях, известны из уровня техники. См., например, Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12(2):255-265; Kwon et al. (1994) Plant Physiol. 105:357-67; Yamamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35(5):773-778; Gotor et al. (1993) Plant J. 3:509-18; Orozco et al. (1993) Plant Mol. Biol. 23(6):1129-1138; и Matsuoka et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90(20):9586-9590.
Известны промоторы, активные преимущественно в корнях, или промоторы, специфические по отношению к корням, и их можно выбирать из многих доступных в литературе или выделенных de novo из различных совместимых видов. См., например, Hire et al. (1992) Plant Mol. Biol. 20(2):207-218 (специфичный по отношению к корню сои ген глутаминсинтетазы); Keller and Baumgartner (1991) Plant Cell 3(10):1051-1061 (специфичный по отношению к корню регуляторный элемент в гене GRP 1.8 фасоли обыкновенной); Sanger et al. (1990) Plant Mol. Biol. 14(3):433-443 (специфичный по отношению к корню промотор гена маннопинсинтазы (MAS) из Agrobacterium tumefaciens) и Miao et al. (1991) Plant Cell 3(1):11-22 (кДНК-клон полной длины, кодирующий цитозольную глутаминсинтетазу (GS), которая экспрессируется в корнях и корневых клубеньках сои). См. также Bogusz et al. (1990) Plant Cell 2(7):633-641, где описаны два специфичных по отношению к корню промотора, выделенные из генов гемоглобина азотфиксирующего, не относящегося к бобовым растения Parasponia andersonii и родственного, не относящегося к азотфиксирующим и не относящегося к бобовым растения Trema tomentosa. Промоторы этих генов были связаны с репортерным геном β-глюкуронидазы и введены как в растение Nicotiana tabacum, не относящееся к бобовым, так и в бобовое растение Lotus corniculatus, при этом в обоих случаях была сохранена активность специфичного по отношению к корню промотора. Leach и Aoyagi (1991) описывают свой анализ промоторов, обеспечивающих высокий уровень экспрессии генов rolC и rolD Agrobacterium rhizogenes, индуцирующих разрастание корней (см. Plant Science (Limerick) 79(1):69-76). Авторы пришли к выводу, что в этих промоторах энхансер и предпочтительные для определенной ткани ДНК-детерминанты разделены. Teeri et al. (1989) применяли слияние гена с lacZ для того, чтобы показать, что ген из T-ДНК Agrobacterium, кодирующий октопинсинтазу, является особенно активным в эпидермисе кончика корня, и что ген TR2' является специфичным по отношению к корню в интактном растении и стимулируется при ранении ткани листа, что является особенно желательной комбинацией характеристик для применения с инсектицидным или ларвицидным геном (см. EMBO J. 8(2):343-350). Ген TR1', слитый с nptII (неомицинфосфотрансфераза II), продемонстрировал аналогичные характеристики. Дополнительные промоторы, предпочтительные для корня, включают промотор гена VfENOD-GRP3 (Kuster et al. (1995) Plant Mol. Biol. 29(4):759-772) и промотор rolB (Capana et al. (1994) Plant Mol. Biol. 25(4):681-691. См. также, патенты США №№ 5837876; 5750386; 5633363; 5459252; 5401836; 5110732 и 5023179.
Промоторы, ''активные преимущественно в семени'', включают как промоторы, ''специфичные по отношению к семени'' (промоторы, которые активны в ходе развития семени, такие как промоторы запасных белков семени), так и промоторы для ''прорастания семени'' (промоторы, которые активны в ходе прорастания семени). См., Thompson et al. (1989) BioEssays 10:108, включенную в данный документ посредством ссылки. Такие промоторы, активные преимущественно в семени, включают без ограничения промоторы генов Cim1 (индуцируемый цитокинином транскрипт); cZ19B1 (19 кДа зеин маиса) и milps (мио-инозитол-1-фосфатсинтаза); (см. патент США № 6225529, включенный в данный документ посредством ссылки). Промоторы генов гамма-зеина и Glob-1 представляют собой промоторы, специфичные по отношению к эндосперму. У двудольных растений промоторы, специфичные по отношению к семени, включают без ограничения промоторы генов β-фазеолина фасоли, напина, β-конглицинина, лектина сои, круциферина и т.п. В случае однодольных растений промоторы, специфичные по отношению к семени, включают без ограничения промоторы из генов 15 кДа зеина, 22 кДа зеина, 27 кДа зеина, g-зеина, waxy, shrunken 1, shrunken 2, глобулина 1 маиса и т. д. См. также включенный в данный документ посредством ссылки документ WO 00/12733, где раскрыты промоторы, активные преимущественно в семени, из генов end1 и end2. Промотор, характеризующийся ''преимущественной'' экспрессией в конкретной ткани, экспрессируется в такой ткани в большей степени, чем по меньшей мере в одной другой растительной ткани. Для некоторых промоторов, активных преимущественно в определенной ткани, показана экспрессия почти исключительно в конкретной ткани.
Если требуется низкий уровень экспрессии, будут применяться слабые промоторы. Как правило, используемый в данном документе термин "слабый промотор" относится к промотору, который управляет экспрессией кодирующей последовательности на низком уровне. Под низким уровнем экспрессии подразумевают уровни от приблизительно 1/1000 транскриптов до приблизительно 1/100000 транскриптов, до приблизительно 1/500000 транскриптов. В качестве альтернативы, понятно, что термин ''слабые промоторы'' также охватывает промоторы, которые управляют экспрессией только в небольшом количестве клеток и не управляют в других, что приводит к общему низкому уровню экспрессии. Если промотор управляет экспрессией с неприемлемо высокими уровнями, части промоторной последовательности можно удалить или модифицировать для снижения уровней экспрессии.
Такие слабые конститутивные промоторы включают, например, коровый промотор промотора Rsyn7 (документ WO 99/43838 и патент США № 6072050), коровый промотор 35S CaMV и т.п. Другие конститутивные промоторы включают, например, раскрытые в патентах США №№ 5608149; 5608144; 5604121; 5569597; 5466785; 5399680; 5268463; 5608142 и 6177611, включенных в данный документ посредством ссылки.
Как правило, кассета экспрессии будет содержать ген селектируемого маркера для отбора трансформированных клеток. Гены селектируемых маркеров используют для отбора трансформированных клеток или тканей. Гены маркеров включают в себя гены, отвечающие за устойчивость к антибиотикам, такие как гены, кодирующие неомицин-фосфотрансферазу II (NEO) и гигромицин-фосфотрансферазу (HPT), а также гены, обеспечивающие устойчивость к гербицидным соединениям, таким как глуфосинат аммония, бромоксинил, имидазолиноны и 2,4-дихлорфеноксиацетат (2,4-D). Дополнительные примеры подходящих генов селектируемых маркеров включают без ограничения гены, кодирующие признак устойчивости к хлорамфениколу (Herrera Estrella et al. (1983) EMBO J. 2:987-992); метотрексату (Herrera Estrella et al. (1983) Nature 303:209-213; и Meijer et al. (1991) Plant Mol. Biol. 16:807-820); стрептомицину (Jones et al. (1987) Mol. Gen. Genet. 210:86-91); спектиномицину (Bretagne-Sagnard et al. (1996) Transgenic Res. 5:131-137); блеомицину (Hille et al. (1990) Plant Mol. Biol. 7:171-176); сульфонамиду (Guerineau et al. (1990) Plant Mol. Biol. 15:127-136); бромоксинилу (Stalker et al. (1988) Science 242:419-423); глифосату (Shaw et al. (1986) Science 233:478-481; и патенты США №№ 7709702 и 7462481); фосфинотрицину (DeBlock et al. (1987) EMBO J. 6:2513-2518). См., в общем, Yarranton (1992) Curr. Opin. Biotech. 3: 506-511; Christopherson et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 6314-6318; Yao et al. (1992) Cell 71: 63-72; Reznikoff (1992) Mol. Microbiol. 6: 2419-2422; Barkley et al. (1980) in The Operon, pp. 177-220; Hu et al. (1987) Cell 48: 555-566; Brown et al. (1987) Cell 49: 603-612; Figge et al. (1988) Cell 52: 713-722; Deuschle et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 5400-5404; Fuerst et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 2549-2553; Deuschle et al. (1990) Science 248: 480-483; Gossen (1993) Ph.D. Thesis, University of Heidelberg; Reines et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 1917-1921; Labow et al. (1990) Mol. Cell. Biol. 10: 3343-3356; Zambretti et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 3952-3956; Baim et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 5072-5076; Wyborski et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19: 4647-4653; Hillenand-Wissman (1989) Topics Mol. Struc. Biol. 10: 143-162; Degenkolb et al. (1991) Antimicrob. Agents Chemother. 35: 1591-1595; Kleinschnidt et al. (1988) Biochemistry 27: 1094-1104; Bonin (1993) Ph.D. Thesis, University of Heidelberg; Gossen et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 5547-5551; Oliva et al. (1992) Antimicrob. Agents Chemother. 36: 913-919; Hlavka et al. (1985) Handbook of Experimental Pharmacology, Vol. 78 (Springer-Verlag, Berlin) и Gill et al. (1988) Nature 334: 721-724. Такие раскрытия включены в данный документ посредством ссылки.
Приведенный выше перечень генов селектируемых маркеров не предназначен для ограничения. Любой ген селектируемого маркера можно применять в вариантах осуществления.
Способы согласно вариантам осуществления включают введение полипептида или полинуклеотида в растение. Как подразумевается, "введение" означает включение в растение полинуклеотида или полипептида таким образом, что последовательность попадает внутрь клетки растения. Способы согласно вариантам осуществления не зависят от конкретного способа введения полинуклеотида или полипептида в растение, необходимо только, чтобы полинуклеотид или полипептиды получали доступ внутрь по меньшей мере одной клетки растения. Из уровня техники известны способы введения полинуклеотида или полипептидов в растения, в том числе без ограничений способы стабильной трансформации, способы временной трансформации и способы трансформации, опосредованной вирусами.
Подразумевается, что "стабильная трансформация" означает, что нуклеотидная конструкция, вводимая в растение, интегрируется в геном растения и может быть унаследована его потомками. Подразумевается, что "временная трансформация" означает, что полинуклеотид вводится в растение и не интегрируется в геном растения, или в растение вводится полипептид.
Протоколы трансформации, а также протоколы для введения нуклеотидных последовательностей в растения могут варьироваться в зависимости от типа растения или растительной клетки, т.е.однодольного или двудольного растения, предназначенного для трансформации. Подходящие способы введения нуклеотидных последовательностей в растительные клетки и последующей вставки в геном растения включают микроинъекцию (Crossway et al. (1986) Biotechniques 4: 320-334), электропорацию (Riggs et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 5602-5606), Agrobacterium-опосредованную трансформацию (патенты США №№ 5563055 и 5981840), прямой перенос генов (Paszkowski et al. (1984) EMBO J. 3: 2717-2722) и баллистическое ускорение частиц (см., например, патенты США №№ 4945050; 5879918; 5886244 и 5932782; Tomes et al. (1995) в Plant Cell, Tissue, and Organ Culture: Fundamental Methods, ed. Gamborg and Phillips (Springer-Verlag, Berlin); и McCabe et al. (1988) Biotechnology 6: 923-926); а также трансформацию при помощи Lecl (WO 00/28058). Что касается трансформации картофеля, то см. Tu et al. (1998) Plant Molecular Biology 37: 829-838 и Chong et al. (2000) Transgenic Research 9: 71-78. Дополнительные методики трансформации можно найти в Weissinger et al. (1988) Ann. Rev. Genet. 22: 421-477; Sanford et al. (1987) Particulate Science and Technology 5: 27-37 (лук); Christou et al. (1988) Plant Physiol. 87: 671-674 (соя); McCabe et al. (1988) Bio/Technology 6: 923-926 (соя); Finer and McMullen (1991) In Vitro Cell Dev. Biol. 27P: 175-182 (соя); Singh et al. (1998) Theor. Appl. Genet. 96: 319-324 (соя); Datta et al. (1990) Biotechnology 8: 736-740 (рис); Klein et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 4305-4309 (маис); Klein et al. (1988) Biotechnology 6:559-563 (маис); в патентах США №№ 5240855; 5322783 и 5324646; Klein et al. (1988) Plant Physiol. 91: 440-444 (маис); Fromm et al. (1990) Biotechnology 8: 833-839 (маис); Hooykaas-Van Slogteren et al. (1984) Nature (London) 311: 763-764; в патенте США № 5736369 (зерновые); Bytebier et al. (1987) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5345-5349 (Liliaceae); De Wet et al. (1985) в The Experimental Manipulation of Ovule Tissues, ed. Chapman et al. (Longman, New York), pp. 197-209 (пыльца); Kaeppler et al. (1990) Plant Cell Reports 9: 415-418; и Kaeppler et al. (1992) Theor. Appl. Genet. 84: 560-566 (опосредованная нитевидными кристаллами трансформация); D'Halluin et al. (1992) Plant Cell 4: 1495-1505 (электропорация); Li et al. (1993) Plant Cell Reports 12: 250-255; и Christou and Ford (1995) Annals of Botany 75: 407-413 (рис); Osjoda et al. (1996) Nature Biotechnology 14: 745-750 (маиса с помощью Agrobacterium tumefaciens); все из которых включены в данный документ посредством ссылки.
В конкретных вариантах осуществления последовательности согласно вариантам осуществления можно вводить в растение с применением ряда способов временной трансформации. Такие способы временной трансформации включают без ограничения введение белка Cry токсина или его вариантов и фрагментов непосредственно в растение или введение транскрипта Cry токсина в растение. Такие способы включают, например, микроинъекцию или бомбардировку частицами. См., например, Crossway et al. (1986) Mol Gen. Genet. 202: 179-185; Nomura et al. (1986) Plant Sci. 44: 53-58; Hepler et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 2176-2180 и Hush et al. (1994) The Journal of Cell Science 107: 775-784, все из которых включены в данный документ посредством ссылки. В качестве альтернативы, растение можно временно трансформировать полинуклеотидом Cry токсина с использованием методик, известных из уровня техники. Такие методики включают применение вирусной векторной системы и осаждение полинуклеотида таким способом, который исключает последующее высвобождение ДНК. Таким образом, может происходить транскрипция ДНК, связанной с частицами, но частота, с которой она высвобождается для интеграции в геном, в значительной степени снижена. Такие способы включают применение частиц, покрытых полиэтиленимином (PEI; Sigma, кат. № P3143).
Из уровня техники известны способы целенаправленной вставки полинуклеотида в специфическое местоположение в геноме растения. В одном варианте осуществления вставку полинуклеотида в требуемое местоположение в геноме выполняют с использованием системы для сайт-специфической рекомбинации. См., например, WO99/25821, WO99/25854, WO99/25840, WO99/25855 и WO99/25853, все из которых включены в данный документ посредством ссылки. Вкратце, полинуклеотид согласно вариантам осуществления может содержаться в кассете для переноса, фланкированной двумя неидентичными сайтами рекомбинации. Кассету для переноса вводят в растение, имеющее в своем геноме стабильно встроенный целевой сайт, который фланкирован двумя неидентичными сайтами рекомбинации, которые соответствуют сайтам кассеты для переноса. Обеспечивается наличие подходящей рекомбиназы, и кассета для переноса интегрируется в целевой сайт. Представляющий интерес полинуклеотид, таким образом, интегрируется в определенное хромосомное положение в геноме растения.
Из клеток, которые были трансформированы, можно вырастить растения в соответствии с традиционными способами. См., например, McCormick et al. (1986) Plant Cell Reports 5: 81-84. Эти растения затем можно выращивать и опылять либо с использованием такого же трансформированного штамма, либо другого штамма и идентифицировать полученный гибрид с конститутивной или индуцируемой экспрессией требуемой фенотипической характеристики. Можно вырастить два или более поколений для того, чтобы убедиться в том, что экспрессия требуемой фенотипической характеристики стабильно поддерживается и наследуется, а затем собрать семена, чтобы убедиться в том, что экспрессия требуемой фенотипической характеристики была достигнута.
Нуклеотидные последовательности согласно вариантам осуществления можно вводить в растение путем приведения в контакт растения с вирусом или с вирусными нуклеиновыми кислотами. Как правило, такие способы включают встраивание нуклеотидной конструкции, представляющей интерес, в молекулу вирусной ДНК или РНК. Понятно, что рекомбинантные белки согласно вариантам осуществления могут первоначально синтезироваться как часть вирусного полипротеина, который позже может процессироваться путем протеолиза in vivo или in vitro с образованием необходимого пестицидного белка. Также понятно, что такой вирусный полипротеин, содержащий по меньшей мере часть аминокислотной последовательности пестицидного белка согласно вариантам осуществления, может обладать необходимой пестицидной активностью. Такие вирусные полипротеины и нуклеотидные последовательности, которые их кодируют, охватываются вариантами осуществления. Способы обеспечения растений нуклеотидными конструкциями и получения кодируемых белков в растениях, которые включают вирусные молекулы ДНК или РНК, известны из уровня техники. См., например, патенты США №№ 5889191; 5889190; 5866785; 5589367 и 5316931; включенные в данный документ посредством ссылки.
Варианты осуществления дополнительно относятся к материалу для размножения трансформированного растения согласно вариантам осуществления, в том числе без ограничения семенам, клубням, клубнелуковицам, луковицам, листьям и черенкам корней и побегов.
Варианты осуществления можно применять для трансформации любых видов растений, в том числе без ограничения однодольных и двудольных. Примеры растений, представляющих интерес, включают без ограничений кукурузу (Zea mays), Brassica sp. (например, B. napus, B. rapa, B. juncea), в частности, те виды Brassica, которые являются пригодными в качестве источников растительного масла, люцерну (Medicago sativa), рис (Oryza sativa), рожь (Secale cereale), сорго (Sorghum bicolor, Sorghum vulgare), просо (например, пеннисетум рогозовидный (Pennisetum glaucum), просо культурное (Panicum miliaceum), щетинник итальянский (Setaria italica), просо пальчатое (Eleusine coracana)), подсолнечник (Helianthus annuus), сафлор (Carthamus tinctorius), пшеницу (Triticum aestivum), сою (Glycine max), табак (Nicotiana tabacum), картофель (Solanum tuberosum), разновидности арахиса (Arachis hypogaea), хлопчатник (Gossypium barbadense, Gossypium hirsutum), сладкий картофель (Ipomoea batatus), маниок (Manihot esculenta), кофейное дерево (Coffea spp.), кокосовую пальму (Cocos nucifera), ананас (Ananas comosus), цитрусовые деревья (Citrus spp.), шоколадное дерево (Theobroma cacao), чайный куст (Camellia sinensis), банан (Musa spp.), авокадо (Persea americana), инжир (Ficus casica), гуаву (Psidium guajava), манго (Mangifera indica), маслину (Olea europaea), папайю (Carica papaya), кешью (Anacardium occidentale), макадамию (Macadamia integrifolia), миндаль (Prunus amygdalus), разновидности сахарной свеклы (Beta vulgaris), сахарный тростник (Saccharum spp.), разновидности овса, ячмень, овощи, декоративные растения и хвойные растения.
Овощи включают томаты (Lycopersicon esculentum), латук (например, Lactuca sativa), зеленую фасоль (Phaseolus vulgaris), лимскую фасоль (Phaseolus limensis), горох (Lathyrus spp.) и представителей рода Cucumis, таких как огурец (C. sativus), канталупа (C. cantalupensis) и дыня мускусная (C. melo). Декоративные растения включают азалию (Rhododendron spp.), гортензию (Macrophylla hydrangea), гибискус (Hibiscus rosasanensis), розы (Rosa spp.), тюльпаны (Tulipa spp.), нарциссы (Narcissus spp.), петунии (Petunia hybrida), гвоздику (Dianthus caryophyllus), пуансеттию (Euphorbia pulcherrima) и хризантему. Хвойные деревья, которые могут быть использованы в практической реализации данных вариантов осуществления, включают, например, виды сосны, такие как сосна ладанная (Pinus taeda), сосна Эллиота (Pinus elliotii), сосна желтая (Pinus ponderosa), скрученная широкохвойная сосна (Pinus contorta) и сосна лучистая (Pinus radiata); лжетсугу тиссолистую (Pseudotsuga menziesii); тсугу западную (Tsuga canadensis); ель ситхинскую (Picea glauca); калифорнийское мамонтово дерево (Sequoia sempervirens); истинные ели, такие как пихта белая (Abies amabilis) и пихта бальзамическая (Abies balsamea); и кедры, такие как туя (Thuja plicata) и аляскинский желтый кедр (Chamaecyparis nootkatensis). Растения согласно вариантам осуществления включают культурные растения, в том числе без ограничения кукурузу, люцерну, подсолнечник, Brassica spp., сою, хлопчатник, сафлор, арахис, сою, пшеницу, просо, табак, сахарный тростник и т.д.
Разновидности газонной травы включают без ограничения: мятлик однолетний (Poa annua); плевел многоцветковый (Lolium multiflorum); мятлик сплюснутый (Poa compressa); овсяницу красную Чуинга (Festuca rubra); полевицу тонкую (Agrostis tenuis); полевицу болотную (Agrostis palustris); житняк пустынный (Agropyron desertorum); житняк гребенчатый (Agropyron cristatum); овсяницу длиннолистную (Festuca longifolia); мятлик луговой (Poa pratensis); ежу сборную (Dactylis glomerata); плевел многолетний (Lolium perenne); овсяницу красную (Festuca rubra); полевицу белую (Agrostis alba); мятлик обыкновенный (Poa trivialis); овсяницу овечью (Festuca ovina); костер безостый (Bromus inermis); овсяницу тростниковую (Festuca arundinacea); тимофеевку луговую (Phleum pratense); полевицу собачью (Agrostis canina); бескильницу расставленную (Puccinellia distans); пырей Смита (Agropyron smithii); свинорой пальчатый (Cynodon spp.); узкобороздник однобокий (Stenotaphrum secundatum); зойсию (Zoysia spp.); гречку заметную (Paspalum notatum); аксонопус афинский (Axonopus affinis); эремохлою змеехвостую (Eremochloa ophiuroides); кикуйю (Pennisetum clandesinum); паспалум влагалищный (Paspalum vaginatum); москитную траву (Bouteloua gracilis); бизонову траву (Buchloe dactyloids); боковой овес (Bouteloua curtipendula).
Растения, представляющие интерес, включают зерновые растения, которые дают семена, представляющие интерес, масличные растения и бобовые растения. Семена, представляющие интерес, включают семена зерновых культур, таких как кукуруза, пшеница, ячмень, рис, сорго, рожь, просо и т. д. Масличные растения включают хлопчатник, сою, сафлор, подсолнечник, Brassica, маис, люцерну, пальму, кокосовую пальму, лен, клещевину, маслину и т. д. Бобовые растения включают разновидности бобов и разновидности гороха. Бобы включают гуар, рожковое дерево, пажитник, сою, разновидности обыкновенной фасоли, вигну китайскую, золотистую фасоль, лимскую фасоль, стручковую фасоль, разновидности чечевицы, турецкий горох и т. д.
В определенных вариантах осуществления последовательности нуклеиновой кислоты согласно вариантам осуществления можно пакетировать с любой комбинацией представляющих интерес последовательностей полинуклеотидов для создания растений с необходимым фенотипом. Например, полинуклеотиды согласно вариантам осуществления можно пакетировать с любыми другими полинуклеотидами, кодирующими полипептиды с пестицидной и/или инсектицидной активностью, такими как другие токсичные белки Bt (описанные в патентах США №№ 5366892; 5747450; 5736514; 5723756; 5593881 и в Geiser et al. (1986) Gene 48:109), пентин (описан в патенте США № 5981722) и им подобные. Полученные комбинации также могут включать несколько копий любого представляющего интерес полинуклеотида. Полинуклеотиды согласно вариантам осуществления можно также пакетировать с любым другим геном или комбинацией генов для получения растений с разнообразными комбинациями необходимых признаков, в том числе без ограничений с признаками, желательными для использования для питания животных, такими как гены, обуславливающие высокое содержание масла (например, патент США № 6232529); сбалансированное содержание аминокислот (например, хордотионины (патенты США №№ 5990389; 5885801; 5885802 и 5703409); ячмень с высоким содержанием лизина (Williamson et al. (1987) Eur. J. Biochem. 165: 99-106; и документ WO 98/20122) и белки с высоким содержанием метионина (Pedersen et al. (1986) J. Biol. Chem. 261: 6279; Kirihara et al. (1988) Gene 71: 359; и Musumura et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12: 123)); повышенную усвояемость (например, модифицированные запасные белки (патент США № 6858778); и гены тиоредоксинов (патент США № 7009087), раскрытия которых включены в данный документ посредством ссылки.
Полинуклеотиды согласно вариантам осуществления также можно пакетировать с признаками, желательными для устойчивости к заболеваниям или гербицидам (например, гены детоксикации фумонизина (патент США № 5792931); генами авирулентности или устойчивости к заболеваниям (Jones et al. (1994) Science 266:789; Martin et al. (1993) Science 262: 1432; и Mindrinos et al. (1994) Cell 78:1089); мутантами по ацетолактат-синтазе (ALS), которые приводят к устойчивости к гербицидам, как например, мутации S4 и/или Hra; устойчивостью к ингибиторам глутамин-синтазы, таким как фосфинотрицин или basta (например, ген bar); и с обуславливающими устойчивость к глифосату (ген EPSPS и ген GAT, которые раскрыты в патентах США №№ 7709702 и 7462481; и с признаками, желательными для обработки или переработки продуктов, как например, высокое содержание масла (например, патент США № 6232529); модифицированные масла (например, гены десатуразы жирных кислот (патент США № 5952544; WO 94/11516)); модифицированные крахмалы (например, ADPG-пирофосфорилазы (AGPаза), крахмал-синтазы (SS), крахмал-ветвящие ферменты (SBE) и крахмал-деветвящие ферменты (SDBE)); и с полимерами или биопластмассами (например, патент США № 5602321; бета-кетотиолаза, полигидроксибутиратсинтаза и ацетоацетил-CoA-редуктаза (Schubert et al. (1988) J. Bacteriol. 170: 5837-5847), с признаками, облегчающими экспрессию полигидроксиалканоатов (PHA)), раскрытия которых включены в данный документ посредством ссылки. Также можно комбинировать полинуклеотиды согласно вариантам осуществления с полинуклеотидами, обеспечивающими агрономические признаки, такие как мужская стерильность (например, см. патент США № 5583210), прочность стебля, время цветения, или признаки, связанные с технологией трансформации, такие как регуляция клеточного цикла или целенаправленное воздействие на гены (например, документы WO 99/61619; WO 00/17364; WO 99/25821), раскрытия которых включены в данный документ посредством ссылки.
В другом варианте осуществления пакетированный признак может представлять собой признак или трансгенный объект, который получил разрешение контролирующих органов, в том числе без ограничения является трансгенным объектом из таблицы 4A - F.
Таблица 4A. Glycine max L., соя
Tаблица 4A (продолж.). Glycine max L., соя
Таблица 4B. Triticum aestivum, пшеница
Таблица 4C. Zea mays L., маис
Таблица 4C (продолж.). Zea mays L., маис
Таблица 4C (продолж.). Zea mays L., маис
Таблица 4C (продолж.). Zea mays L., маис
Таблица 4C (продолж.). Zea mays L., маис
Таблица 4C (продолж). Zea mays L., маис
Таблица 4D. Oryza sativa, рис
Таблица 4E. Helianthus annuus, подсолнечник
Taблица 4F. Medicago sativa люцерна
Другие трансгенные объекты, разрешенные контролирующими органами, хорошо известны специалисту в данной области техники и их можно найти на сайте Центра оценки риска для окружающей среды (cera-gmc.org/?action=gm_crop_database, доступ к которому можно получить с применением префикса www) и на сайте Международной службы по приобретению агробиотехнологических приложений (isaaa.org/gmapprovaldatabase/default.asp, доступ к которому можно получить с применением префикса www).
Эти пакетированные комбинации можно создавать любым способом, в том числе без ограничений перекрестным скрещиванием растений с помощью любой традиционной методики, или методики TOPCROSS®, или генетической трансформации. Если признаки пакетированы с помощью генетической трансформации растений, то представляющие интерес последовательности полинуклеотидов можно комбинировать в любое время и в любом порядке. Например, трансгенное растение, содержащее один или несколько требуемых признаков, можно применять в качестве мишени для введения дополнительных признаков с помощью последовательной трансформации. Признаки можно вводить одновременно в протоколе котрансформации с представляющими интерес полинуклеотидами, представленными любой комбинацией кассет для трансформации. Например, если будут вводиться две последовательности, то эти две последовательности могут содержаться в отдельных кассетах для трансформации (транс) или содержаться в одной кассете для трансформации (цис). Экспрессия этих последовательностей может управляться одним и тем же промотором или разными промоторами. В определенных случаях может потребоваться введение кассеты для трансформации, которая будет супрессировать экспрессию представляющего интерес полинуклеотида. Ее можно комбинировать с любой комбинацией других кассет для супрессии или кассет для сверхэкспрессии с целью получения требуемой комбинации признаков в растении. Кроме того, считается, что полинуклеотидные последовательности можно пакетировать в требуемом местоположении в геноме с применением системы для сайт-специфической рекомбинации. См., например, WO99/25821, WO99/25854, WO99/25840, WO99/25855 и WO99/25853, все из которых включены в данный документ посредством ссылки.
Композиции согласно вариантам осуществления находят разнообразные применения в защите растений, семян и растительных продуктов. Например, композиции можно использовать в способе, который предполагает помещение эффективного количества пестицидной композиции в среду обитания вредителя с помощью процедуры, выбранной из группы, состоящей из опрыскивания, опыливания, разбрасывания или нанесения покрытия на семена.
Перед продажей материала для размножения растений (плода, клубня, луковицы, клубнелуковиц, зерен, семени), в особенности семени, в качестве коммерческого продукта, его в обычном порядке обрабатывают с использованием защитного покрытия, содержащего гербициды, инсектициды, фунгициды, бактерициды, нематоциды, моллюскоциды или смеси некоторых из этих препаратов, при необходимости, вместе с дополнительными носителями, поверхностно-активными веществами или способствующими нанесению вспомогательными веществами, обычно применяемыми в области получения составов для обеспечения защиты от повреждения, вызванного бактериальными, грибковыми вредителями или животными-вредителями. Для того чтобы обработать семя, защитное покрытие можно применять по отношению к семенам либо путем пропитки клубней или зерен жидким составом, либо путем нанесения на них покрытия из комбинированного влажного или сухого состава. Кроме того, в особых случаях возможны другие способы применения по отношению к растениям, например, обработка, направленная на почки или плоды.
Семя растения согласно вариантам осуществления, содержащее нуклеотидную последовательность, кодирующую пестицидный белок согласно вариантам осуществления, можно обрабатывать защитным покрытием для семян, содержащим соединение для обработки семян, такое как, например, каптан, карбоксин, тирам, металаксил, пиримифос-метил и другие, которые обычно применяются в обработке семян. В одном варианте осуществления защитное покрытие для семян, содержащих пестицидную композицию согласно вариантам осуществления, используют отдельно или в комбинации с одним из защитных покрытий для семян, обычно применяемых в обработке семян.
Считается, что гены, кодирующие пестицидные белки, можно использовать для трансформации организмов, патогенных для насекомых. Такие организмы включают бакуловирусы, грибы, простейших, бактерий и нематод.
Ген, кодирующий пестицидный белок согласно вариантам осуществления, можно вводить с помощью подходящего вектора в микроорганизм-хозяин, а указанного хозяина применять по отношению к окружающей среде, или растениям, или животным. Термин ''введенный'' в контексте вставки нуклеиновой кислоты в клетку означает ''трансфекцию'', или ''трансформацию'', или ''трансдукцию'' и включает ссылку на встраивание нуклеиновой кислоты в эукариотическую или прокариотическую клетку, где нуклеиновая кислота может встраиваться в геном клетки (например, хромосому, плазмиду, пластидную или митохондриальную ДНК), превращаться в автономный репликон или временно экспрессироваться (например, трансфицированная мРНК).
Могут быть выбраны микроорганизмы-хозяева, которые, как известно, заселяют "фитосферу" (филлоплан, филлосферу, ризосферу и/или ризоплан) одной или нескольких сельскохозяйственных культур, представляющих интерес. Эти микроорганизмы выбирают таким образом, чтобы они могли успешно конкурировать в конкретной среде с микроорганизмами дикого типа, обеспечивать стабильное поддержание и экспрессию гена, экспрессирующего пестицидный белок, и, желательно, обеспечивать улучшенную защиту пестицида от разрушения и инактивации в окружающей среде.
Такие микроорганизмы включают бактерии, водоросли и грибы. Особый интерес представляют микроорганизмы, такие как бактерии, например, Pseudomonas, Erwinia, Serratia, Klebsiella, Xanthomonas, Streptomyces, Rhizobium, Rhodopseudomonas, Methylius, Agrobacterium, Acetobacter, Lactobacillus, Arthrobacter, Azotobacter, Leuconostoc и Alcaligenes, грибы, в частности дрожжи, например, Saccharomyces, Cryptococcus, Kluyveromyces, Sporobolomyces, Rhodotorula и Aureobasidium. Особый интерес представляют такие виды бактерий фитосферы как Pseudomonas syringae, Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Acetobacter xylinum, Agrobacteria, Rhodopseudomonas spheroides, Xanthomonas campestris, Rhizobium melioti, Alcaligenes entrophus, Clavibacter xyli и Azotobacter vinelandii, а также виды дрожжей фитосферы, такие как Rhodotorula rubra, R. glutinis, R. marina, R. aurantiaca, Cryptococcus albidus, C. diffluens, C. laurentii, Saccharomyces rosei, S. pretoriensis, S. cerevisiae, Sporobolomyces roseus, S. odorus, Kluyveromyces veronae и Aureobasidium pollulans. Особый интерес представляют пигментированные микроорганизмы.
Доступен ряд способов для введения гена, экспрессирующего пестицидный белок, в микроорганизм-хозяин в условиях, которые создают возможность для стабильного сохранения и экспрессии данного гена. Например, можно конструировать кассеты экспрессии, которые содержат нуклеотидные конструкции, представляющие интерес, функционально связанные с сигналами регуляции транскрипции и трансляции для экспрессии нуклеотидных конструкций, и нуклеотидную последовательность, гомологичную последовательности в организме-хозяине, при помощи которой будет происходить внедрение, и/или систему репликации, функционирующую в хозяине, при помощи которой будет происходить внедрение или стабильное поддержание.
Сигналы регуляции транскрипции и трансляции включают в себя без исключения промоторы, старт-сайты инициации транскрипции, операторы, активаторы, энхансеры, другие регуляторные элементы, сайты связывания рибосом, кодон инициации, сигналы терминации и т.п. См., например, патенты США №№ 5039523 и 4853331; EPO 0480762A2; Sambrook; Maniatis et al. (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York); Davis et al., eds. (1980) Advanced Bacterial Genetics (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York) и источники, цитируемые в этих документах.
Подходящие клетки-хозяева, где клетки, содержащие пестицидный белок, будут обрабатывать для продления активности пестицидных белков в клетке в случае, когда обработанную клетку вносят в среду обитания вредителя-мишени(вредителей-мишеней), могут включать либо прокариотов, либо эукариотов, при этом они обычно ограничены теми клетками, которые не вырабатывают веществ, токсичных для высших организмов, таких как млекопитающие. Тем не менее, организмы, которые вырабатывают вещества, токсичные для высших организмов, можно применять в том случае, когда токсин является нестабильным или уровень применения является весьма низким, чтобы избежать любой возможности токсичности в отношении млекопитающего-хозяина. В качестве хозяев особый интерес будут представлять прокариоты и низшие эукариоты, такие как грибы. Иллюстративные прокариоты, как грамотрицательные, так и грамположительные включают Enterobacteriaceae, такие как Escherichia, Erwinia, Shigella, Salmonella, и Proteus; Bacillaceae; Rhizobiaceae, такие как Rhizobium; Spirillaceae, такие как Photobacterium, Zymomonas, Serratia, Aeromonas, Vibrio, Desulfovibrio, Spirillum; Lactobacillaceae; Pseudomonadaceae, такие как Pseudomonas и Acetobacter; Azotobacteraceae и Nitrobacteraceae. Среди эукариот представлены грибы, такие как Phycomycetes и Ascomycetes, которые включают дрожжи, такие как Saccharomyces и Schizosaccharomyces; и дрожжи из отдела Basidiomycetes, такие как Rhodotorula, Aureobasidium, Sporobolomyces и т.п.
Характеристики, представляющие особый интерес при выборе клетки-хозяина с целью выработки пестицидного белка, включают простоту введения гена пестицидного белка в хозяина, доступность систем экспрессии, эффективность экспрессии, стабильность белка в хозяине и наличие сопутствующих генетических возможностей. Характеристики, представляющие интерес для применения в виде пестицидной микрокапсулы, включают защитные свойства для пестицида, такие как толстые клеточные стенки, пигментация и внутриклеточная упаковка или образование телец включений; сродство к листьям; отсутствие токсичности для млекопитающих; привлекательность для поглощения вредителями; простота уничтожения и усвоение без повреждения токсина и т.п. Другие соображения включают легкость составления и обращения, экономичность, стабильность при хранении и т.п.
Организмы-хозяева, представляющие особый интерес, включают дрожжи, такие как Rhodotorula spp., Aureobasidium spp., Saccharomyces spp. (такие как S. cerevisiae), Sporobolomyces spp., организмы филлоплана, такие как Pseudomonas spp. (такие как P. aeruginosa, P. fluorescens), Erwinia spp., и Flavobacterium spp., а также другие такие организмы, в том числе Bt, E. coli, Bacillus subtilis, и им подобные.
Гены, кодирующие пестицидные белки согласно вариантам осуществления, можно вводить в микроорганизмы, которые размножаются на растениях (эпифиты) для доставки пестицидных белков к потенциальным вредителям-мишеням. Эпифиты, например, могут представлять собой грамположительные или грамотрицательные бактерии.
Бактерии, колонизирующие корни, например, можно выделять из растений, представляющих интерес, при помощи способов, известных из уровня техники. А именно, штамм Bacillus cereus, который колонизирует корни, можно выделять из корней растения (см., например, Handelsman et al. (1991) Appl. Environ. Microbiol. 56:713-718). Гены, кодирующие пестицидные белки согласно вариантам осуществления, можно вводить в Bacillus cereus, колонизирующую корни, при помощи стандартных способов, известных из уровня техники.
Гены, кодирующие пестицидные белки, можно вводить, например, в Bacillus, колонизирующую корни, посредством электротрансформации. А именно, гены, кодирующие пестицидные белки, можно клонировать в челночный вектор, например, pHT3101 (Lerecius et al. (1989) FEMS Microbiol. Letts. 60: 211-218. Челночный вектор pHT3101, содержащий кодирующую последовательность конкретного гена пестицидного белка, можно, например, трансформировать в Bacillus, колонизирующую корни, посредством электропорации (Lerecius et al. (1989) FEMS Microbiol. Letts. 60: 211-218).
Системы экспрессии можно разрабатывать таким образом, чтобы пестицидный белки секретировались за пределы цитоплазмы грам-отрицательных бактерий, таких как, например, E. coli. Преимущества секреции пестицидных белков являются следующими: (1) возможность избежать потенциальных цитотоксических эффектов экспрессируемого белка и (2) улучшение эффективности очистки пестицидного белка, в том числе без ограничения повышение эффективности выделения и очистки белка в расчете на объем клеточного бульона и снижение времени и/или затрат на извлечение и очистку в пересчете на единицу белка.
Пестицидные белки можно создать таким образом, чтобы они секретировались в E. coli, например, путем слияния подходящего сигнального пептида E. coli с амино-концом пестицидного белка. Сигнальные пептиды, распознаваемые E. coli, можно найти в белках, которые, как уже известно, секретируются у E. coli, например, белок OmpA (Ghrayeb et al. (1984) EMBO J, 3:2437-2442). OmpA представляет собой главный белок внешней мембраны E. coli, и, таким образом, полагают, что его сигнальный пептид является эффективным в процессе транслокации. Также, сигнальный пептид OmpA не нужно модифицировать перед процессингом, что может иметь место в случае других сигнальных пептидов, например, сигнального пептида липопротеинов (Duffaud, et al. (1987) Meth. Enzymol. 153: 492).
Пестицидные белки согласно вариантам осуществления можно ферментировать в бактерии-хозяине, а полученные бактерии обрабатывать и использовать в виде микробных распыляемых растворов тем же способом, что и штаммы Bt, которые применялись в виде инсектицидных распыляемых растворов. В случае пестицидного белка(белков), которые секретируются из Bacillus, сигнал секреции удаляют или подвергают мутации с применением методик, известных из уровня техники. Такие мутации и/или делеции предотвращают секрецию пестицидного белка(белков) в ростовую среду во время процесса ферментации. Пестицидные белки остаются в пределах клетки, и клетки затем обрабатывают для получения инкапсулированных пестицидных белков. Для этой цели можно применять любой подходящий микроорганизм. Pseudomonas применяли для экспрессии Bt токсинов в виде инкапсулированных белков, а полученные клетки подвергали обработке и распылению в качестве инсектицида (Gaertner et al. (1993), в: Advanced Engineered Pesticides, ed. Kim).
В качестве альтернативы, пестицидные белки вырабатываются при введении гетерологичного гена в клеточного хозяина. Экспрессия гетерологичного гена приводит, прямо или опосредованно, к выработке и сохранению пестицида внутри клетки. Эти клетки затем обрабатывают в условиях, которые продлевают активность токсина, продуцируемого в клетке, в случае внесения клетки в окружающую среду целевого(целевых) вредителя(вредителей). Полученный продукт сохраняет токсичность токсина. Эти инкапсулированные естественным образом пестицидные белки можно затем составлять в соответствии с традиционными методиками для применения по отношению к среде пребывания вредителя-мишени, например, почва, вода и листва растений. См., например, документ EP0192319 и источники, цитируемые в этом документе.
В вариантах осуществления трансформированный микроорганизм (который включает целые организмы, клетки, спору(споры), пестицидный белок(белки), пестицидный компонент(компоненты), оказывающий воздействие на вредителя компонент(компоненты), мутант(мутанты), живые или мертвые клетки и клеточные компоненты, в том числе смеси живых и мертвых клеток и клеточных компонентов, и в том числе разрушенные клетки и клеточные компоненты) или выделенный пестицидный белок можно составить с приемлемым носителем в пестицидную композицию(композиции), которая представляет собой, например, суспензию, раствор, эмульсию, распыляемый порошок, диспергируемые гранулы или пеллеты, смачиваемый порошок и эмульгируемый концентрат, аэрозоль или распыляемый раствор, пропитанные гранулы, вспомогательное вещество, наносимую в качестве покрытия пасту, коллоид, а также инкапсулированные формы, например, в полимерных веществах. Такие составленные композиции можно получать с помощью таких общепринятых способов, как высушивание, лиофилизация, гомогенизация, экстракция, фильтрование, центрифугирование, седиментация или концентрирование культуры клеток, содержащих полипептид.
Такие композиции, раскрытые выше, можно получать с помощью добавления поверхностно-активного средства, инертного носителя, консерванта, увлажнителя, стимулятора поедания, аттрактанта, средства для инкапсуляции, связующего, эмульгатора, красителя, защитного средства от УФ, буфера, средства, повышающего текучесть, или удобрения, донора питательных микроэлементов или других препаратов, которые влияют на рост растения. Один или несколько агрохимикатов, в том числе без ограничения гербициды, инсектициды, фунгициды, бактерициды, нематоциды, моллюскоциды, акарициды, регуляторы роста растений, вспомогательные средства для сбора урожая и удобрения, можно комбинировать с носителями, поверхностно-активными веществами или вспомогательными средствами, традиционно используемыми в области составления, или другими компонентами для облегчения обращения с продуктом и его применения по отношению к конкретным целевым вредителям. Подходящие носители и вспомогательные средства могут быть твердыми или жидкими и соответствовать веществам, обычно используемым в технологии составления, например, природным или регенерированным минеральным веществам, растворителям, диспергирующим веществам, смачивающим средствам, веществам, придающим клейкость, связующим или удобрениям. Активные ингредиенты согласно вариантам осуществления обычно применяют в виде композиций и их можно применять по отношению к возделываемой площади, растению или семени, подлежащим обработке. Например, композиции согласно вариантам осуществления можно применять по отношению к зерну в подготовке к хранению или во время хранения в зерновом бункере или на элеваторе и т. д. Композиции согласно вариантам осуществления можно применять одновременно или последовательно с другими соединениями. Способы применения активного ингредиента согласно вариантам осуществления или агрохимической композиции согласно вариантам осуществления, которая содержит по меньшей мере один из пестицидных белков, вырабатываемых штаммами бактерий согласно вариантам осуществления, включают без ограничения внекорневое применение, нанесение покрытия на семена и применение по отношению к почве. Количество применений и норма применения зависят от интенсивности заражения соответствующим вредителем.
Подходящие поверхностно-активные средства включают без ограничений анионные соединения, такие как карбоксилат, например, металла; карбоксилат длинноцепочечной жирной кислоты; N-ацилсаркозинат; сложные моно- или диэфиры фосфорной кислоты с этоксилатами жирных спиртов или соли таких сложных эфиров; сульфаты жирных спиртов, такие как додецилсульфат натрия, октадецилсульфат натрия или цетилсульфат натрия; сульфаты этоксилированных жирных спиртов; этоксилированные алкилфенолсульфаты; лигнинсульфонаты; нефтяные сульфонаты; алкиларилсульфонаты, такие как алкил-бензолсульфонаты или низшие алкилнафталинсульфонаты, например, бутилнафталинсульфонат; соли сульфированных нафталин-формальдегидных конденсатов; соли сульфированных фенол-формальдегидных конденсатов; более сложные сульфонаты, такие как сульфонаты амидов, например, сульфированный продукт конденсации олеиновой кислоты и N-метилтаурина; или диалкилсульфосукцинаты, например, сульфонат натрия или диоктилсукцинат. Неионогенные средства включают продукты конденсации сложных эфиров жирных кислот, жирных спиртов, амидов жирных кислот или жирных алкил- или алкенилзамещенных фенолов с этиленоксидом, сложные эфиры жирной кислоты и эфиров многоатомных спиртов, например, сложные эфиры сорбита и жирных кислот, продукты конденсации таких сложных эфиров с этиленоксидом, например, сложные эфиры полиоксиэтиленсорбитана и жирных кислот, блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, ацетиленовые гликоли, такие как 2,4,7,9-тетраэтил-5-децин-4,7-диол, или этоксилированные ацетиленовые гликоли. Примеры катионного поверхностно-активного средства включают, к примеру, алифатический моно-, ди- или полиамин, такой как ацетат, нафтенат или олеат; или кислородсодержащий амин, такой как аминоксид полиоксиэтиленалкиламина; амины с амидными связями, полученные путем конденсации карбоновой кислоты с ди- или полиамином; или соль четвертичного аммония.
Примеры инертных материалов включают без ограничений неорганические минеральные вещества, такие как каолин, филлосиликаты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, или растительные материалы, такие как пробка, измельченные в порошок стержни кукурузных початков, шелуха арахиса, шелуха риса и скорлупа грецких орехов.
Композиции согласно вариантам осуществления могут находиться в форме, подходящей для непосредственного применения, или в виде концентрата первичной композиции, для которого требуется разведение подходящим количеством воды или другого разбавителя перед применением. Концентрация пестицида будет варьироваться в зависимости от природы конкретного состава, в частности от того, является ли он концентратом или должен применяться непосредственно. Композиция содержит 1-98% твердого или жидкого инертного носителя и 0-50% или 0,1-50% поверхностно-активного вещества. Эти композиции будут вводить из расчета обозначенной нормы для коммерческого продукта, например, приблизительно 0,01 фунта - 5,0 фунтов на акр при применении в сухой форме и расчета приблизительно 0,01 пинты - 10 пинт на акр при применении в жидкой форме.
В дополнительном варианте осуществления композиции, а также трансформированные микроорганизмы и пестицидные белки согласно вариантам осуществления можно обрабатывать перед составлением для продления пестицидной активности при применении по отношению к среде обитания вредителя-мишени при условии, что предварительная обработка не оказывает вредное воздействие на пестицидную активность. Такие обработки можно осуществлять с помощью химических и/или физических средств при условии, что обработка не влияет отрицательно на свойства композиции(композиций). Примеры химических реактивов включают без ограничения галогенирующие средства; альдегиды, такие как формальдегид и глутаровый альдегид; противоинфекционные средства, такие как зефиран хлорид; спирты, такие как изопропанол и этанол; и фиксирующие смеси для гистологических препаратов, такие как фиксирующая смесь Буэна и фиксирующая смесь Хелли (см., например, Humason (1967) Animal Tissue Techniques (W.H. Freeman and Co.).
В других вариантах осуществления преимущество будет иметь обработка полипептидов Cry токсинов протеазой, например трипсином, для активации белка перед применением композиции с пестицидным белком согласно вариантам осуществления по отношению к среде обитания вредителя-мишени. Способы активации протоксина сериновой протеазой хорошо известны из уровня техники. См., например, Cooksey (1968) Biochem. J. 6:445-454 и Carroll and Ellar (1989) Biochem. J. 261:99-105, содержание которых включено в данный документ посредством ссылки. Например, подходящий протокол активации включает без ограничения объединение полипептида, который нужно активировать, например, очищенного нового Cry полипептида (например, с аминокислотной последовательностью, изложенной в SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10), и трипсина в весовом соотношении белок/трипсин 1/100 в 20 нМ NaHCO3, pH 8, и расщепление образца при 36°C в течение 3 часов.
Композиции (в том числе трансформированные микроорганизмы и пестицидные белки согласно вариантам осуществления) можно применять по отношению к среде обитания насекомого-вредителя, например, при помощи опрыскивания, мелкодисперсного распыления, опыливания, разбрасывания, нанесения покрытия или поливания, введения в почву или на нее, введения в поливную воду, при помощи обработки семян или общего применения или опыливания во время, когда вредитель начал появляться, или перед появлением вредителей в качестве меры защиты. Например, пестицидный белок и/или трансформированные микроорганизмы согласно вариантам осуществления можно смешивать с зерном для защиты зерна во время хранения. В целом, важно обеспечивать хороший контроль вредителей на ранних стадиях роста растений, поскольку как раз в это время растение может повреждаться наиболее сильно. В целях удобства композиции согласно вариантам осуществления могут содержать другой инсектицид, если это считается необходимым. В одном варианте осуществления композицию применяют непосредственно по отношению к почве, во время высаживания, в гранулярной форме композиции носителя и мертвых клеток штамма Bacillus или трансформированного микроорганизма согласно вариантам осуществления. Другим вариантом осуществления является гранулярная форма композиции, содержащей агрохимикат, такой как, например, гербицид, инсектицид, удобрение, инертный носитель и мертвые клетки штамма Bacillus или трансформированного микроорганизма согласно вариантам осуществления.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что не все соединения в равной степени эффективны в отношении всех вредителей. Соединения согласно вариантам осуществления проявляют активность против насекомых-вредителей, которые могут включать экономически важных агрономических, лесных, тепличных вредителей, вредителей питомников, декоративных растений, пищи и тканей, здоровья людей и животных, домашней и коммерческой инфраструктуры, домашнего хозяйства и подвергающихся хранению продуктов. Насекомые-вредители включают насекомых, выбранных из отрядов Coleoptera, Diptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Mallophaga, Homoptera, Hemiptera, Orthoptera, Thysanoptera, Dermaptera, Isoptera, Anoplura, Siphonaptera, Trichoptera и т.д., в частности, Coleoptera и Lepidoptera.
Насекомые из отряда Lepidoptera включают без ограничения совок, подгрызающих совок, пядениц и гелиотин семейства Noctuidae Agrotis ipsilon Hufnagel (совка-ипсилон); A. orthogonia Morrison (совка прямоугольная); A. segetum Denis & Schiffermüller (совка озимая); A. subterranea Fabricius (совка зернистая); Alabama argillacea Hübner (совка хлопковая американская); Anticarsia gemmatalis Hübner (гусеница бархатных бобов); Athetis mindara Barnes and McDunnough (шершавая совка); Earias insulana Boisduval (совка хлопковая египетская); E. vittella Fabricius (совка пятнистая); Egira (Xylomyges) curialis Grote (цитрусовая совка); Euxoa messoria Harris (чернобокая гусеница совки); Helicoverpa armigera Hübner (совка щетинконогая резедовая); H. zea Boddie (совка кукурузная или хлопковая совка); Heliothis virescens Fabricius (табачная листовертка); Hypena scabra Fabricius (совка клеверная); Mamestra configurata Walker (совка Берта); M. brassicae Linnaeus (совка капустная); Melanchra picta Harris (совка); Pseudaletia unipuncta Haworth (совка луговая); Pseudoplusia includens Walker (соевая совка); Richia albicosta Smith (личинка западной бобовой совки); Spodoptera frugiperda JE Smith (совка травяная); S. exigua Hübner (совка малая); S. litura Fabricius (табачная совка, гусеница, пожирающая соцветия); Trichoplusia ni Hübner (совка ни); огневки, чехлоноски, бабочки, строящие паутинные гнезда, конусные бабочки и вредители, скелетирующие листья, из семейств Pyralidae и Crambidae, такие как Achroia grisella Fabricius (малая восковая моль); Amyelois transitella Walker (гусеница, повреждающая рубчики цитрусовых); Anagasta kuehniella Zeller (огневка мельничная); Cadra cautella Walker (огневка сухофруктовая); Chilo partellus Swinhoe (огневка кукурузная стеблевая); C. suppressalis Walker (желтая рисовая огневка); C. terrenellus Pagenstecher (огневка тростниковая стеблевая); Corcyra cephalonica Stainton (огневка рисовая); Crambus caliginosellus Clemens (огневка кукурузная); C. teterrellus Zincken (огневка мятликовая); Cnaphalocrocis medinalis Guenée (листовертка рисовая); Desmia funeralis Hübner (виноградная листовертка); Diaphania hyalinata Linnaeus (дынная огневка); D. nitidalis Stoll (огневка огурцов-пикули); Diatraea grandiosella Dyar (огневка кукурузная юго-западная), D. saccharalis Fabricius (тростниковая огневка); Elasmopalpus lignosellus Zeller (малый кукурузный мотылек); Eoreuma loftini Dyar (мексиканская рисовая огневка); Ephestia elutella Hübner (огневка табачная (шоколадная)); Galleria mellonella Linnaeus (большая восковая моль); Hedylepta accepta Butler (тростниковая листовертка); Herpetogramma licarsisalis Walker (луговой мотылек); Homoeosoma electellum Hulst (огневка-травянка); Loxostege sticticalis Linnaeus (луговой мотылек); Maruca testulalis Geyer (огневка акациевая); Orthaga thyrisalis Walker (чайная моль); Ostrinia nubilalis Hübner (кукурузный мотылек); Plodia interpunctella Hübner (моль индийская мучная); Scirpophaga incertulas Walker (огневка рисовая стеблевая); Udea rubigalis Guenée (огневка ржаво-коричневая); и листовертки, листовертки-почкоеды, плодожорки и гусеницы-вредители плодов в семействе Tortricidae Acleris gloverana Walsingham (западная черноголовая листовертка); A. variana Fernald (восточная черноголовая листовертка); Adoxophyes orana Fischer von Rösslerstamm (листовертка сетчатая); Archips spp., в том числе A. argyrospila Walker (листовертка плодовых деревьев) и A. rosana Linnaeus (европейская листовертка); Argyrotaenia spp.; Bonagota salubricola Meyrick (листовертка бразильская яблочная); Choristoneura spp.; Cochylis hospes Walsingham (полосатая подсолнечниковая моль); Cydia latiferreana Walsingham (лещинная плодожорка); C. pomonella Linnaeus (яблонная плодожорка); Endopiza viteana Clemens (листовертка виноградная); Eupoecilia ambiguella Hübner (листовертка гроздевая); Grapholita molesta Busck (плодожорка восточная персиковая); Lobesia botrana Denis & Schiffermüller (листовертка европейская виноградная); Platynota flavedana Clemens (листовертка изменчивая); P. stultana Walsingham (листовертка всеядная); Spilonota ocellana Denis & Schiffermüller (листовертка почковая) и Suleima helianthana Riley (листовертка подсолнечниковая).
Другие выбранные сельскохозяйственные вредители из отряда Lepidoptera включают без ограничения Alsophila pometaria Harris (осенний плодовый червь); Anarsia lineatella Zeller (моль фруктовая полосатая); Anisota senatoria J.E. Smith (сатурния оранжевая дубовая); Antheraea pernyi Guérin-Méneville (китайский дубовый шелкопряд); Bombyx mori Linnaeus (тутовый шелкопряд); Bucculatrix thurberiella Busck (кривоусая хлопковая моль); Colias eurytheme Boisduval (люцерновая желтушка); Datana integerrima Grote & Robinson (хохлатка ореховая); Dendrolimus sibiricus Tschetwerikov (сибирский шелкопряд), Ennomos subsignaria Hübner (пяденица вязовая); Erannis tiliaria Harris (пяденица липовая); Erechthias flavistriata Walsingham (листовертка почковая тростниковая); Euproctis chrysorrhoea Linnaeus (шелкопряд золотистый); Harrisina americana Guérin-Méneville (пироморфида американская); Heliothis subflexa Guenée; Hemileuca oliviae Cockrell (гусеница бабочки-сатурнии); Hyphantria cunea Drury (американская белая бабочка); Keiferia lycopersicella Walsingham (томатная моль); Lambdina fiscellaria fiscellaria Hulst (пяденица гемлоковая восточная); L. fiscellaria lugubrosa Hulst (пяденица гемлоковая западная); Leucoma salicis Linnaeus (волнянка ивовая); Lymantria dispar Linnaeus (непарный шелкопряд); Malacosoma spp.; Manduca quinquemaculata Haworth (бражник пятиточечный, томатный бражник); M. sexta Haworth (томатный бражник, табачный бражник); Operophtera brumata Linnaeus (пяденица зимняя); Orgyia spp.; Paleacrita vernata Peck (пяденица весенняя); Papilio cresphontes Cramer (парусник кресфонтес, «апельсиновая собака»); Phryganidia californica Packard (коконопряд кольчатый калифорнийский); Phyllocnistis citrella Stainton (цитрусовая мушка-минер); Phyllonorycter blancardella Fabricius (моль-пестрянка плодовая нижнесторонняя); Pieris brassicae Linnaeus (белянка капустная большая); P. rapae Linnaeus (белянка капустная малая); P. napi Linnaeus (белянка брюквенная); Platyptilia carduidactyla Riley (пальцекрылка артишоковая); Plutella xylostella Linnaeus (моль капустная); Pectinophora gossypiella Saunders (розовый коробочный червь); Pontia protodice Boisduval & Leconte (клетчатая белянка); Sabulodes aegrotata Guenée (всеядная пяденица); Schizura concinna J.E. Smith (хохлатка); Sitotroga cerealella Olivier (моль ячменная ангумуазская); Thaumetopoea pityocampa Schiffermuller (походный шелкопряд сосновый); Tineola bisselliella Hummel (моль комнатная); Tuta absoluta Meyrick (томатная моль) и Yponomeuta padella Linnaeus (горностаевая моль плодовая).
Представляют интерес личинки и имаго из отряда Coleoptera, в том числе долгоносики из семейств Anthribidae, Bruchidae и Curculionidae, в том числе без ограничения: Anthonomus grandis Boheman (долгоносик хлопковый); Cylindrocopturus adspersus LeConte (долгоносик подсолнечниковый стеблевой); Diaprepes abbreviatus Linnaeus (Diaprepes root weevil); Hypera punctata Fabricius (долгоносик точечный); Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel (долгоносик рисовый водяной); Metamasius hemipterus hemipterus Linnaeus (долгоносик западно-индийский тростниковый); M. hemipterus sericeus Olivier (долгоносик тростниковый); Sitophilus granarius Linnaeus (долгоносик амбарный); S. oryzae Linnaeus (долгоносик рисовый); Smicronyx fulvus LeConte (красный долгоносик подсолнечниковый); S. sordidus LeConte (серый долгоносик подсолнечниковый); Sphenophorus maidis Chittenden (долгоносик маисовый); Rhabdoscelus obscurus Boisduval (долгоносик новогвинейский тростниковый); земляные блошки, блошки, корневые черви, листоеды, картофельные жуки и листовые минеры из семейства Chrysomelidae, в том числе без ограничения: Chaetocnema ectypa Horn (блошка стеблевая хлебная); C. pulicaria Melsheimer (земляная кукурузная блошка); Colaspis brunnea Fabricius (листоед виноградный); Diabrotica barberi Smith и Lawrence (северный кукурузный жук); D. undecimpunctata howardi Barber (блошка 11-точечная Говарда); D. virgifera virgifera LeConte (западный кукурузный жук); Leptinotarsa decemlineata Say (колорадский жук); Oulema melanopus Linnaeus (пьявица красногрудая); Phyllotreta cruciferae Goeze (блошка крестоцветная); Zygogramma exclamationis Fabricius (подсолнечниковый листоед); жуки из семейства Coccinellidae, в том числе без ограничения: Epilachna varivestis Mulsant (мексиканская фасолевая коровка); хрущи и другие жуки из семейства Scarabaeidae, в том числе без ограничения: Antitrogus parvulus Britton (личинка жука, поедающая сахарный тростник); Cyclocephala borealis Arrow (дупляк северный, хрущ); C. immaculata Olivier (дупляк южный, хрущ); Dermolepida albohirtum Waterhouse (сероспинный жук, поедающий сахарный тростник); Euetheola humilis rugiceps LeConte (тростниковый жук); Lepidiota frenchi Blackburn (личинка Lepidiota, поедающая сахарный тростник); Tomarus gibbosus De Geer (жук морковный); T. subtropicus Blatchley (личинка жука, поедающая сахарный тростник); Phyllophaga crinita Burmeister (хрущ); P. latifrons LeConte (июньский хрущ); Popillia japonica Newman (хрущик японский); Rhizotrogus majalis Razoumowsky (нехрущ майский); кожееды из семейства Dermestidae; проволочники из семейства Elateridae, Eleodes spp., Melanotus spp., в том числе M. communis Gyllenhal (проволочник); Conoderus spp.; Limonius spp.; Agriotes spp.; Ctenicera spp.; Aeolus spp.; короеды из семейства Scolytidae и жуки из семейства Tenebrionidae; жуки из семейства Cerambycidae, такие как, но без ограничения, Migdolus fryanus Westwood (усач); и жуки из семейства Buprestidae, в том числе, но без ограничения, Aphanisticus cochinchinae seminulum Obenberger (минирующая листья узкозлатка).
Представляют интерес имаго и незрелые особи отряда Diptera, в том числе минирующие мушки Agromyza parvicornis Loew (кукурузная минирующая мушка); галлицы, в том числе без ограничения: Contarinia sorghicola Coquillett (галлица сорговая); Mayetiola destructor Say (гессенская муха); Neolasioptera murtfeldtiana Felt, (подсолнечниковая галлица); Sitodiplosis mosellana Géhin (оранжевая зерновая галлица); плодовые мушки (Tephritidae), Oscinella frit Linnaeus (плодовые мушки); личинки, в том числе без ограничения: Delia spp., в том числе Delia platura Meigen (муха ростковая); D. coarctata Fallen (муха озимая); Fannia canicularis Linnaeus, F. femoralis Stein (малые комнатные мухи); Meromyza americana Fitch (американская меромиза); Musca domestica Linnaeus (комнатная муха); Stomoxys calcitrans Linnaeus (жигалка осенняя)); мухи полевые, жигалки, мухи мясные, Chrysomya spp.; Phormia spp.; и другие мухи-вредители надсемейства Muscoidea, слепни Tabanus spp.; носоглоточные оводы Gastrophilus spp.; Oestrus spp.; бычьи оводы Hypoderma spp.; пестряки Chrysops spp.; Melophagus ovinus Linnaeus (рунец овечий); и другие Brachycera, комары Aedes spp.; Anopheles spp.; Culex spp.; мошки Prosimulium spp.; Simulium spp.; мокрецы, москиты, сциариды и другие Nematocera.
В качестве насекомых, представляющих интерес включены насекомые из отряда Hemiptera, такие как, но без ограничения, следующие семейства: Adelgidae, Aleyrodidae, Aphididae, Asterolecaniidae, Cercopidae, Cicadellidae, Cicadidae, Cixiidae, Coccidae, Coreidae, Dactylopiidae, Delphacidae, Diaspididae, Eriococcidae, Flatidae, Fulgoridae, Issidae, Lygaeidae, Margarodidae, Membracidae, Miridae, Ortheziidae, Pentatomidae, Phoenicococcidae, Phylloxeridae, Pseudococcidae, Psyllidae, Pyrrhocoridae и Tingidae.
Важные с точки зрения сельского хозяйства представители отряда Hemiptera включают без ограничения: Acrosternum hilare Say (клоп-щитник зеленый); Acyrthisiphon pisum Harris (тля гороховая); Adelges spp. (хермесы); Adelphocoris rapidus Say (клоп люцерновый); Anasa tristis De Geer (клоп-ромбовик печальный); Aphis craccivora Koch (тля люцерновая); A. fabae Scopoli (тля свекловичная); A. gossypii Glover (тля хлопковая, тля бахчевая); A. maidiradicis Forbes (тля кукурузная корневая); A. pomi De Geer (тля яблонная); A. spiraecola Patch (тля зеленая цитрусовая); Aulacaspis tegalensis Zehntner (щитовка тростниковая); Aulacorthum solani Kaltenbach (тля картофельная обыкновенная); Bemisia tabaci Gennadius (белокрылка табачная, белокрылка хлопковая); B. argentifolii Bellows & Perring (белокрылка магнолиевая); Blissus leucopterus leucopterus Say (клоп-черепашка пшеничный североамериканский); Blostomatidae spp.; Brevicoryne brassicae Linnaeus (тля капустная); Cacopsylla pyricola Foerster (медяница грушевая); Calocoris norvegicus Gmelin (клопик картофельный); Chaetosiphon fragaefolii Cockerell (тля земляничная американская); Cimicidae spp.; Coreidae spp.; Corythuca gossypii Fabricius (клоп хлопковый); Cyrtopeltis modesta Distant (клоп томатный); C. notatus Distant (слепняк); Deois flavopicta Stål (слюнявица); Dialeurodes citri Ashmead (белокрылка цитрусовая); Diaphnocoris chlorionis Say (клоп-вредитель гледичии); Diuraphis noxia Kurdjumov/Mordvilko (тля ячменная); Duplachionaspis divergens Green (щитовка); Dysaphis plantaginea Paaserini (тля яблонно-подорожниковая); Dysdercus suturellus Herrich-Schäffer (красноклоп хлопковый); Dysmicoccus boninsis Kuwana (серый тростниковый мучнистый червец); Empoasca fabae Harris (цикадка картофельная); Eriosoma lanigerum Hausmann (тля кровяная); Erythroneoura spp. (цикадки виноградные); Eumetopina flavipes Muir (цикадка островная тростниковая); Eurygaster spp.; Euschistus servus Say (щитник коричневый); E. variolarius Palisot de Beauvois (клоп однопятнистый); Graptostethus spp. (комплекс клопов-наземников); и Hyalopterus pruni Geoffroy (тля мучнистая сливовая); Icerya purchasi Maskell (червец желобчатый австралийский); Labopidicola allii Knight (жук-вредитель растений лука); Laodelphax striatellus Fallen (темная цикадка); Leptoglossus corculus Say (сосновый семенной клоп); Leptodictya tabida Herrich-Schaeffer (клоп тростниковый); Lipaphis erysimi Kaltenbach (тля горчичная листовая); Lygocoris pabulinus Linnaeus (зеленый слепняк); Lygus lineolaris Palisot de Beauvois (клоп луговой); L. Hesperus Knight (клоп луговой западный); L. pratensis Linnaeus (клоп травяной); L. rugulipennis Poppius (клоп полевой); Macrosiphum euphorbiae Thomas (тля картофельная большая); Macrosteles quadrilineatus Forbes (цикадка астровая); Magicicada septendecim Linnaeus (цикада семнадцатилетняя); Mahanarva fimbriolata Stål (слюнявица тростниковая); Melanaphis sacchari Zehntner (тля тростниковая); Melanaspis glomerata Green (червец черный); Metopolophium dirhodum Walker (тля розанно-злаковая); Myzus persicae Sulzer (тля оранжерейная, тля персиковая зеленая); Nasonovia ribisnigri Mosley (тля цикориево-смородиновая); Nephotettix cinticeps Uhler (цикадка зеленая); N. nigropictus Stål (цикадка рисовая); Nezara viridula Linnaeus (зеленый овощной клоп); Nilaparvata lugens Stål (бурая цикадка); Nysius ericae Schilling (низиус вересковый); Nysius raphanus Howard (низиус); Oebalus pugnax Fabricius (клоп-щитник рисовый); Oncopeltus fasciatus Dallas (ластовневый клоп); Orthops campestris Linnaeus; Pemphigus spp. (тли корневые и тли галловые); Peregrinus maidis Ashmead (цикадка кукурузная); Perkinsiella saccharicida Kirkaldy (дельфацида тростниковая); Phylloxera devastatrix Pergande (филлоксера гикори); Planococcus citri Risso (мучнистый червец цитрусовый); Plesiocoris rugicollis Fallen (клоп яблонный); Poecilocapsus lineatus Fabricius (клоп четырехполосный травяной); Pseudatomoscelis seriatus Reuter (хлопковый слепняк); Pseudococcus spp. (другие мучнистые червецы); Pulvinaria elongata Newstead (червец пушицевый); Pyrilla perpusilla Walker (цикадка тростниковая); Pyrrhocoridae spp.; Quadraspidiotus perniciosus Comstock (щитовка калифорнийская); Reduviidae spp.; Rhopalosiphum maidis Fitch (тля сорговая); R. padi Linnaeus (тля черемуховая обыкновенная); Saccharicoccus sacchari Cockerell (тростниковый мучнистый червец); Schizaphis graminum Rondani (тля злаковая обыкновенная); Sipha flava Forbes (тля сахарного тростника желтая); Sitobion avenae Fabricius (тля злаковая); Sogatella furcifera Horvath (цикадка белоспинная); Sogatodes oryzicola Muir (дельфацида рисовая); Spanagonicus albofasciatus Reuter (слепняк белокрапчатый); Therioaphis maculata Buckton (пятнистая люцерновая тля); Tinidae spp.; Toxoptera aurantii Boyer de Fonscolombe (тля померанцевая); и T. citricida Kirkaldy (тля цитрусовая); Trialeurodes abutiloneus (белокрылка полосатокрылая) и T. vaporariorum Westwood (белокрылка тепличная); Trioza diospyri Ashmead (листоблошка хурмовая); и Typhlocyba pomaria McAtee (цикадка яблонная).
Также включены имаго и личинки из отряда Acari (клещи), такие как Aceria tosichella Keifer (галловый клещ пшеничный); Panonychus ulmi Koch (красный плодовый клещ); Petrobia latens Müller (петробия многоядная); Steneotarsonemus bancrofti Michael (клещ, повреждающий стебель сахарного тростника); клещики паутинные и клещики красные семейства Tetranychidae, Oligonychus grypus Baker & Pritchard, O. indicus Hirst (клещ листовой тростниковый), O. pratensis Banks (травяной клещ Бэнкса), O. stickneyi McGregor (клещ паутинный тростниковый); Tetranychus urticae Koch (клещ паутинный двупятнистый); T. mcdanieli McGregor (клещик МакДэниела); T. cinnabarinus Boisduval (красный паутинный клещик); T. turkestani Ugarov & Nikolski (туркестанский паутинный клещик); плоские клещи семейства Tenuipalpidae, Brevipalpus lewisi McGregor (оранжевый клещ); ржавчинные и почковые клещи семейства Eriophyidae и другие клещи, питающиеся листьями, и клещи, важные для здоровья человека и животных, т.е., пылевые клещи семейства Epidermoptidae, железницы семейства Demodicidae, зерновые клещи семейства Glycyphagidae, иксодовые клещи отряда Ixodidae. Ixodes scapularis Say (черноногий клещ); I. holocyclus Neumann (австралийский паралитический клещ); Dermacentor variabilis Say (клещ иксодовый собачий); Amblyomma americanum Linnaeus (иксодовый клещ Amblyomma) и конские и чесоточные клещи семейств Psoroptidae, Pyemotidae и Sarcoptidae.
Представляющими интерес насекомыми-вредителями из отряда Thysanura являются, например, Lepisma saccharina Linnaeus (чешуйница); Thermobia domestica Packard (термобия).
Дополнительные охваченные вредители-артроподы включают: пауков из отряда Araneae, таких как Loxosceles reclusa Gertsch & Mulaik (бурый паук-отшельник) и Latrodectus mactans Fabricius (черная вдова), и многоножек из отряда Scutigeromorpha, таких как Scutigera coleoptrata Linnaeus (обыкновенная мухоловка). Кроме того, интерес представляют насекомые-вредители из отряда Isoptera, в том числе из семейства Termitidae, такие как, но без ограничения, Cylindrotermes nordenskioeldi Holmgren и Pseudacanthotermes militaris Hagen (тростниковый термит). Интерес также представляют насекомые из отряда Thysanoptera, в том числе без ограничения трипсы, такие как Stenchaetothrips minutus van Deventer (тростниковый трипс).
Пестицидную активность композиций согласно вариантам осуществления можно тестировать на насекомых-вредителях на ранних стадиях развития, например, в виде личинок или других незрелых форм. Насекомых можно разводить в полной темноте при температуре от приблизительно 20°C до приблизительно 30°C и при относительной влажности от приблизительно 30% до приблизительно 70%. Биологические анализы можно осуществлять, как описано в Czapla and Lang (1990) J. Econ. Entomol. 83(6): 2480-2485. Способы разведения личинок насекомых и проведения биологических анализов хорошо известны специалисту в данной области техники.
Специалисту в данной области техники известен широкий спектр методик биологических анализов. Общие процедуры включают добавление экспериментального соединения или организма к источнику пищи в закрытом контейнере. Пестицидную активность можно измерить, но без ограничения, по изменениям смертности, потери веса, привлечения, отпугивания, а также другим изменениям поведения и физическим изменениям после поедания и воздействия в течение соответствующего периода времени. Биологические анализы, описанные в данном документе можно использовать с любым питающимся насекомым-вредителем на стадии личинки или имаго.
Следующие примеры представлены в качестве иллюстрации, а не для ограничения. Используемые в данном документе формы единственного числа включают ссылки на множественное число, если в контексте явно не указано иное. Таким образом, например, ссылка на "клетку" включает множество таких клеток, а ссылка на "белок" включает ссылку на один или несколько белков и их эквивалентов, известных специалистам в данной области, и т. д. Все технические и научные термины, используемые в данном документе, имеют то же самое значение, как обычно понимается специалистом в данной области, к которой принадлежит настоящее изобретение, если явно не указано иное.
Все публикации и заявки на патент, упомянутые в настоящем описании, ориентированы на уровень специалиста в данной области, к которой относится настоящее изобретение. Все публикации и заявки на патент включены в данный документ посредством ссылки в той же степени, как если бы каждая отдельная публикация или заявка на патент конкретно и отдельно была включена посредством ссылки.
Хотя в целях ясности понимания вышеприведенное изобретение было довольно подробно описано посредством иллюстрации и примера, на практике можно осуществлять определенные изменения и модификации в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Пример 1. Идентификация гена и экспрессия в E. coli
Ген, кодирующий инсектицидный белок с SEQ ID NO: 4, получали из штамма Bacillus thuringiensis, обозначенного как UZ348. Выбранный штамм Bt выращивали в 30 мл среды в течение 16 часов со встряхиванием при 250 об./мин. Выделенную ДНК выделяли из клеток при помощи набора от Macherey-Nagel (№ в каталоге 740521). Затем ДНК секвенировали с помощью Illumina HiSeq2500, собирали и описывали. Затем выбирали представляющий интерес ген.
Кодирующую последовательность SEQ ID NO: 3 для инсектицидного полипептида с SEQ ID NO: 4 и кодирующие последовательности для вариантов SEQ ID NO: 4, которые включают SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9, синтезировали и клонировали в вектор pET28a (Novagen®) и вектором трансформировали клетки E. coli BL21 (Invitrogen). Культуры в крупном масштабе 1,0 л выращивали до O.D. ~0,8 при 600 нм, а затем культуры индуцировали 1 мМ изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозидом (IPTG) и обеспечивали возможность их роста в течение 16 часов при 16°C. Клеточные осадки лизировали в 50 мл 500 мМ NaCl/20 мМ Tris/5 мМ имидазола/pH 7,9 с использованием 0,02% лизоцима (вес/объем) и 0,1% Tween-20 и добавляли 1 таблетку cOmplete™ Protease Inhibitor (Roche). После лизиса растворы подвергали ультразвуковой обработке и лизат центрифугировали при 25000 об./мин. в течение 30 минут. Супернатант, содержащий фракцию растворимых белков, фильтровали через 0,45 мкм вакуумный фильтр, а затем добавляли 1 мл взвеси Talon (Clontech) и после этого инкубировали для связывания на вращающем устройстве при 100 об./мин. в течение 1 часа. Лизат затем добавляли в колонку и связанный белок выделяли и промывали 20 мл 50 мМ NaCl/20 мМ Tris/5 мМ имидазола/pH 7,9, а затем элюировали 1,5 мл 50 мМ NaCl/20 мМ Tris/500 мМ имидазола/pH 7,9. Очищенный белок затем подвергали диализу в 50 мМ буфере на основе карбоната натрия с pH 10. Очищенный белок передавали для исследования инсектицидной активности в наборе in vitro анализов с кормлением Lepidoptera.
Пример 2. Анализы на Lepidoptera с частично очищенными белками
Биологические скрининг-анализы инсектицидной активности проводили для оценки эффектов инсектицидных белков в отношении ряда видов Lepidoptera: кукурузного мотылька (Ostrinia nubilalis), хлопковой совки (Helicoverpa zea), совки-ипсилон (Agrotis ipsilon), совки травяной (Spodoptera frugiperda), соевой совки (Pseudoplusia includens) и гусеницы вельветовых бобов (Anticarsia gemmatalis).
Анализы с кормлением Lepidoptera проводили на искусственном рационе, содержащем очищенный белок, в системе c использованием 96-луночного планшета. Очищенный белок (25 мкл) затем добавляли в искусственный рацион. Две из пяти новорожденных личинок помещали в каждую лунку для питания ad libitum в течение 5 дней. Результаты выражали как положительные реакции в отношении личинок, такие как остановка развития и/или смертность. Результаты выражали как отрицательные, если личинки были подобны отрицательному контролю, который питается рационом, в который вносили только вышеуказанный буфер. Первичный скрининг с помощью биологического анализа осуществляли для каждого очищенного белка при одной концентрации с использованием кукурузного мотылька (Ostrinia nubilalis), хлопковой совки (Helicoverpa zea), совки-ипсилон (Agrotis ipsilon), совки травяной (Spodoptera frugiperda), соевой совки (Pseudoplusia includens) и гусеницы вельветовых бобов (Anticarsia gemmatalis). Анализы с использованием насекомых оценивали следующим образом: 3=100% смертность; 2=сильное замедление роста; 1=замедление роста и 0=отсутствие активности.
Результаты первичного анализа инсектицидной активности для инсектицидных полипептидов с SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10 показаны в таблице 5.
Таблица 5
капельное применение с использованием планшета
Для инсектицидных полипептидов с SEQ ID NO: 6 после первичного биологического анализа ряд концентраций соответствующих образцов очищенного белка также исследовали в отношении CEW и FAW.
Для инсектицидного полипептида с SEQ ID NO: 6 рассчитывали ряд концентраций белка с SEQ ID NO: 6 и концентраций для 50% смертности (LC50) или подавления роста 50% особей (IC50). Результаты LC50/IC50 для инсектицидного полипептида с SEQ ID NO: 6 показаны в таблице 6.
Таблица 6
(Новорожденные)
Пример 3. Перекрестная устойчивость в отношении инсектицидных полипептидов у устойчивой к Cry1F линии совки травяной (FAW)
Биологические анализы на насекомых Lepidoptera с включением стандартизированного рациона использовали для оценки влияния SEQ ID NO. 6 на личинок FAW. Белок объединяли со специфическим искусственным рационом для Lepidoptera с получением рациона для биологического анализа. На основе результатов анализа по определению диапазона тестируемые концентрации составляли 0,156-40 ppm при 2-кратных разведениях как чувствительных, так и устойчивых к Cry1F линий FAW. В анализе, в формате 96-луночного планшета использовали 4 группы параллельных образцов для всех концентрации обработок плюс буфер для контроля, и 8 лунок в каждом планшете для каждой концентрации. Одну новорожденную личинку FAW помещали в каждую лунку в планшетах, содержащих рацион для биологического анализа и инсектицидный белок. Все планшеты инкубировали при 26,7±1°C в течение 4 дней после начала каждого биологического анализа. Данные о смертности на основании гибели использовали для подсчета 50% летальной концентрации (LC50) на основе пробит-анализа. Как смертность, так и число серьезных остановок развития оценивали и объединяли как общий ответ для расчета 50% ингибирования у отдельных особей (IC50). Рассчитывали cоотношение устойчивости (RR), исходя из LC/IC50 белка в отношении восприимчивой и устойчивой линии FAW:
RR=LC или IC50 устойчивой линии/LC или IC50 восприимчивой линии
В таблице 7 показано, что линия FAW, устойчивая к Cry1F, не имела перекрестной устойчивости к SEQ ID NO: 6 (RR=0,4 на основе IC50).
Таблица 7
ppm (4d)
(RR)
SS=чувствительная линия
R=устойчивая линия
Пример 4. Опосредованная Agrobacterium трансформация маиса и регенерация трансгенных растений
Для опосредованной Agrobacterium трансформации маиса при помощи полинуклеотидной последовательности токсина (например, SEQ ID NO: 1 или SEQ ID NO: 3) можно применять способ Zhao (патент США № 5981840 и PCT публикация патентной заявки WO98/32326; содержание которых включено в данный документ посредством ссылки). Вкратце, незрелых зародышей получали из маиса, и зародышей приводили в контакт с суспензией Agrobacterium в условиях, при которых бактерии были способны переносить нуклеотидную последовательность токсина (например, SEQ ID NO: 1 или SEQ ID NO: 3) по меньшей мере в одну клетку по меньшей мере одного из незрелых зародышей (стадия 1: стадия инфицирования). На этой стадии незрелые зародыши можно погружать в суспензию Agrobacterium для инициации инокуляции. Зародыши в течение определенного времени культивировали совместно с Agrobacterium (стадия 2: стадия совместного культивирования). Незрелые зародыши можно культивировать на твердой среде после стадии инфицирования. После периода совместного культивирования предполагалась необязательная стадия "покоя". На этой стадии покоя зародыши инкубировали в присутствии по меньшей мере одного антибиотика, который, как известно, ингибирует рост Agrobacterium, без добавления средства для отбора к растительным трансформантам (стадия 3: стадия покоя). Незрелые зародыши можно культивировать на твердой среде с антибиотиком, но без средства для отбора, для исключения Agrobacterium и в течение фазы покоя для инфицированных клеток. Затем инокулированные зародыши культивировали на среде, содержащей средство для отбора, и выделяли растущий трансформированный каллюс (стадия 4: стадия отбора). Незрелые зародыши культивировали на твердой среде со средством для отбора, что приводило к выборочному росту трансформированных клеток. Затем каллюс регенерировали c получением растений (стадия 5: стадия регенерации), и каллюсы, выращенные на селективной среде, культивировали на твердой среде для регенерации растений.
Пример 5. Трансформация зародышей сои
Зародыши сои подвергали бомбардировке плазмидой, содержащей нуклеотидную последовательность токсина с SEQ ID NO: 1 или SEQ ID NO: 3, функционально связанную с подходящим промотором, как указано ниже. Для индукции соматических зародышей семядоли длиной 3-5 мм, вырезанные из поверхностно-стерилизованных, незрелых семян соответствующего сорта сои, культивировали на свету или в темноте при 26°C на соответствующей агаровой среде в течение шести-десяти недель. Соматические зародыши, дающие вторичные зародыши, затем вырезали и помещали в подходящую жидкую среду. После повторного отбора в отношении кластеров соматических зародышей, деление клеток в которых уже привело к зародышам на стадии глобулы, суспензии поддерживали, как описано ниже.
Соевые зародышевые суспензионные культуры можно поддерживать в 35 мл жидкой среды на ротационном шейкере при 150 об./мин. при 26°C с флюоресцентными источниками света согласно схеме день/ночь 16:8 часов. Культуры пересевали каждые две недели путем инокуляции примерно 35 мг ткани в 35 мл жидкой среды.
Соевые зародышевые суспензионные культуры затем можно трансформировать при помощи способа бомбардировки генной пушкой (Klein, et al., (1987) Nature (London) 327:70-73, патент США № 4945050). Для этих трансформаций можно применять устройство Biolistic PDS1000/HE от Du Pont (гелиевая модификация).
Селектируемый маркерный ген, который можно применять для облегчения трансформации сои, без ограничения предусматривал следующее: промотор 35S из вируса мозаики цветной капусты (Odell, et al., (1985) Nature 313:810-812), ген гигромицин-фосфотрансферазы из плазмиды pJR225 (из E. coli; Gritz, et al., (1983) Gene 25:179-188) и 3' участок из гена нопалин-синтазы из T-ДНК Ti-плазмиды Agrobacterium tumefaciens. Кассету экспрессии, содержащую нуклеотидную последовательность токсина (например, SEQ ID NO: 1 или SEQ ID NO: 3), функционально связанную с подходящим промотором, можно выделять в виде рестрикционного фрагмента. Этот фрагмент затем можно вставить в уникальный рестрикционный сайт вектора, несущего маркерный ген.
К 50 мкл суспензии 1 мкм золотых частиц при концентрации 60 мг/мл добавляли (по порядку): 5 мкл ДНК (1 мкг/мкл), 20 мкл спермидина (0,1 М) и 50 мкл CaCl2 (2,5 М). Препарат частиц затем перемешивали в течение трех минут, центрифугировали с использованием микроцентрифуги в течение 10 секунд и удаляли супернатант. Покрытые ДНК частицы затем однократно промывали в 400 мкл 70% этанола и ресуспендировали в 40 мкл безводного этанола. Суспензию ДНК/частицы можно обрабатывать ультразвуком три раза в течение одной секунды. Пять микролитров золотых частиц, покрытых ДНК, затем загружали на каждый диск-макроноситель.
Примерно 300-400 мг двухнедельной суспензионной культуры помещали в пустую 60×15 мм чашку Петри, и остаточную жидкость удаляли из ткани при помощи пипетки. Для каждого трансформационного эксперимента обычно подвергали бомбардировке приблизительно 5-10 плашек с тканью. Устанавливали давление разрыва мембраны 1100 фунтов на кв. дюйм, и в камере создавали вакуум с понижением давления до 28 дюймов ртутного столба. Ткань располагали на расстоянии приблизительно 3,5 дюйма от задерживающего экрана и бомбардировали три раза. После бомбардировки ткань можно разделить пополам, и поместить обратно в жидкость, и культивировать, как описано выше.
Через пять-семь дней после бомбардировки жидкую среду можно заменить свежей средой, а через одиннадцать-двенадцать дней после бомбардировки заменить свежей средой, содержащей 50 мг/мл гигромицина. Эту селективную среду можно обновлять еженедельно. Через семь-восемь недель после бомбардировки можно наблюдать зеленую трансформированную ткань, растущую из нетрансформированных, некрозных зародышевых кластеров. Выделенную зеленую ткань отбирали и инокулировали в отдельные колбы для получения новых, клонально размноженных, трансформированных зародышевых суспензионных культур. Каждую новую линию можно рассматривать как независимый объект трансформации. Эти суспензии затем можно пересевать и поддерживать в виде кластеров незрелых зародышей или регенерировать в целые растения путем созревания и проращивания отдельных соматических зародышей.
--->
ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
<110> PIONEER HI-BRED INTERNATIONAL, INC.
ABAD, ANDRE R. CROW, ANDREW CARL POLAND, BRAD SHI, XIAOMEI WOLFE,
THOMAS CHAD
<120> ИНСЕКТИЦИДНЫЕ ПОЛИПЕПТИДЫ
С ШИРОКИМ СПЕКТРОМ АКТИВНОСТИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
<130> 6059-WO-PCT
<150> US 62/064848
<151> 2014-10-16
<160> 10
<170> PatentIn версия 3.5
<210> 1
<211> 2256
<212> ДНК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 1
atggagggaa ataatctaaa tcaatgcata ccttacaatt gtttaagtaa tcctaaggac 60
ataatattag gtgatgaaag gctagaaact ggtaatactg tagcagacat taccttaggg 120
attgtcaatc tattgttttc tgagtttgtt cctggtggag gctttatact aggattactg 180
gatttaatat gggggtctat aggtcgttcc caatgggatc tatttctgga acagattgaa 240
caattgatta agcaaagaat agaagaattt gctaggaatc aggcaatttc aagattggag 300
gggctaagcg atctttataa gacctatgct agagcgttta gcgattggga ggcagatccg 360
actaatccag cattaaggga agaaatgcgt atacaattta atgacatgaa tagtgctatc 420
ataacggctc tcccactttt tagagttcaa aattatgaag ttgctctttt atctgtttat 480
gttcaagctg caaacttaca tttatctatt ttaagagatg tttcagtctt tggagaaaga 540
tggggatatg atacagcaac tatcaataat cgctatagtg acttaactag ccttattcat 600
gtttatacta atcattgtgt ggatacgtat aatcagggat taaggcgttt ggaaggtcgt 660
tttcttaccg attggattgt atataatcgt ttccgaagac aattaacaat ttcagtatta 720
gatattgttg cattttttcc aaattatgat attcgaacat atccaattca aacagctact 780
cagctaacga gggaaatcta tctggattta ccttttatta atgaaaatct ttctcctgca 840
gcaagctatc cctcattctc agatgctgaa agtgctataa tcaggagtcc tcatttagtg 900
gactttttaa atagcttcac tatttataca gatagtcttg ctcgatattt atattgggga 960
gggcatcggg tgaattttac ccgttcagga gttactactt ttatacaatc accactatat 1020
ggaagggaag gaaatgcaga gcgttctgta attatttcgg catcatctag cgtaccaata 1080
tttagaacac tttcatatgt tactggcctt gacaatgcaa atcctgtagc tggaattgaa 1140
ggagtggaat tccaaaatac tataagtaga agtatctatc gtaaaagtgg tccaattgat 1200
tcttttaatg aattaccacc tcaagatgcc agtgtatctc cttcaattgg gtatagtcac 1260
cgtttatgtc atgccacatt tttagaacgg attagtggac caagaattgc aggtgtcgtt 1320
ttttcctgga cacatcgtag tgctagccct actaatgaag taagttcatc tagaattaca 1380
caaattccat gggtaaaggc gcatactctt gcgtctggtg cctccgttat taaagggcct 1440
ggatttacag gtggagatat actaactagg aataccttag gcgaactggg gactttaaga 1500
gtaacttttg caggaagatt atcacaaagt tattatatac gtttccgtta tgcttccgta 1560
gctaatagga gtggtatatt tagctattca cagccaactt catatggaat ttcctttcca 1620
aaaactatgg atgcagatga atcattaaca tctcgttcat ttgcacttgc tacacttgct 1680
acaccgctaa cctttagaag gcaagaagaa ttaaatctac aaataccatc aggtacttat 1740
atagatcgaa ttgagtttgt tccagtcgat gaaaccttta caacagaatc tgatctggat 1800
agagcacaac aggcggtgaa tgcgctgttt acttcttcca atcaaatcgg cttaaaaaca 1860
gatgtgacgg attatcatat tgatcaagta tccaatttag tggattgttt atcggatgaa 1920
ttttgtctgg atgaaaagcg agaattgtcc gagaaagtca aacatgcgaa gcgactcagt 1980
gatgagcgga atttacttca agatccaaac tttagaggaa tcaatagaca accagaccgt 2040
ggttggagag gaagtacaga tattaccatc caaggaggag atgacgtatt caaagagaat 2100
tacgttacac taccaggtac ctttgatgag tgctatccaa cgtatttata tcaaaaaata 2160
gatgagtcga aattaaaagc ctatacccgt taccaattaa gagggtatat cgaagatagt 2220
caagacttag aaatctattt aattcgctac aattga 2256
<210> 2
<211> 751
<212> БЕЛОК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL aa
<400> 2
Met Glu Gly Asn Asn Leu Asn Gln Cys Ile Pro Tyr Asn Cys Leu Ser
1 5 10 15
Asn Pro Lys Asp Ile Ile Leu Gly Asp Glu Arg Leu Glu Thr Gly Asn
20 25 30
Thr Val Ala Asp Ile Thr Leu Gly Ile Val Asn Leu Leu Phe Ser Glu
35 40 45
Phe Val Pro Gly Gly Gly Phe Ile Leu Gly Leu Leu Asp Leu Ile Trp
50 55 60
Gly Ser Ile Gly Arg Ser Gln Trp Asp Leu Phe Leu Glu Gln Ile Glu
65 70 75 80
Gln Leu Ile Lys Gln Arg Ile Glu Glu Phe Ala Arg Asn Gln Ala Ile
85 90 95
Ser Arg Leu Glu Gly Leu Ser Asp Leu Tyr Lys Thr Tyr Ala Arg Ala
100 105 110
Phe Ser Asp Trp Glu Ala Asp Pro Thr Asn Pro Ala Leu Arg Glu Glu
115 120 125
Met Arg Ile Gln Phe Asn Asp Met Asn Ser Ala Ile Ile Thr Ala Leu
130 135 140
Pro Leu Phe Arg Val Gln Asn Tyr Glu Val Ala Leu Leu Ser Val Tyr
145 150 155 160
Val Gln Ala Ala Asn Leu His Leu Ser Ile Leu Arg Asp Val Ser Val
165 170 175
Phe Gly Glu Arg Trp Gly Tyr Asp Thr Ala Thr Ile Asn Asn Arg Tyr
180 185 190
Ser Asp Leu Thr Ser Leu Ile His Val Tyr Thr Asn His Cys Val Asp
195 200 205
Thr Tyr Asn Gln Gly Leu Arg Arg Leu Glu Gly Arg Phe Leu Thr Asp
210 215 220
Trp Ile Val Tyr Asn Arg Phe Arg Arg Gln Leu Thr Ile Ser Val Leu
225 230 235 240
Asp Ile Val Ala Phe Phe Pro Asn Tyr Asp Ile Arg Thr Tyr Pro Ile
245 250 255
Gln Thr Ala Thr Gln Leu Thr Arg Glu Ile Tyr Leu Asp Leu Pro Phe
260 265 270
Ile Asn Glu Asn Leu Ser Pro Ala Ala Ser Tyr Pro Ser Phe Ser Asp
275 280 285
Ala Glu Ser Ala Ile Ile Arg Ser Pro His Leu Val Asp Phe Leu Asn
290 295 300
Ser Phe Thr Ile Tyr Thr Asp Ser Leu Ala Arg Tyr Leu Tyr Trp Gly
305 310 315 320
Gly His Arg Val Asn Phe Thr Arg Ser Gly Val Thr Thr Phe Ile Gln
325 330 335
Ser Pro Leu Tyr Gly Arg Glu Gly Asn Ala Glu Arg Ser Val Ile Ile
340 345 350
Ser Ala Ser Ser Ser Val Pro Ile Phe Arg Thr Leu Ser Tyr Val Thr
355 360 365
Gly Leu Asp Asn Ala Asn Pro Val Ala Gly Ile Glu Gly Val Glu Phe
370 375 380
Gln Asn Thr Ile Ser Arg Ser Ile Tyr Arg Lys Ser Gly Pro Ile Asp
385 390 395 400
Ser Phe Asn Glu Leu Pro Pro Gln Asp Ala Ser Val Ser Pro Ser Ile
405 410 415
Gly Tyr Ser His Arg Leu Cys His Ala Thr Phe Leu Glu Arg Ile Ser
420 425 430
Gly Pro Arg Ile Ala Gly Val Val Phe Ser Trp Thr His Arg Ser Ala
435 440 445
Ser Pro Thr Asn Glu Val Ser Ser Ser Arg Ile Thr Gln Ile Pro Trp
450 455 460
Val Lys Ala His Thr Leu Ala Ser Gly Ala Ser Val Ile Lys Gly Pro
465 470 475 480
Gly Phe Thr Gly Gly Asp Ile Leu Thr Arg Asn Thr Leu Gly Glu Leu
485 490 495
Gly Thr Leu Arg Val Thr Phe Ala Gly Arg Leu Ser Gln Ser Tyr Tyr
500 505 510
Ile Arg Phe Arg Tyr Ala Ser Val Ala Asn Arg Ser Gly Ile Phe Ser
515 520 525
Tyr Ser Gln Pro Thr Ser Tyr Gly Ile Ser Phe Pro Lys Thr Met Asp
530 535 540
Ala Asp Glu Ser Leu Thr Ser Arg Ser Phe Ala Leu Ala Thr Leu Ala
545 550 555 560
Thr Pro Leu Thr Phe Arg Arg Gln Glu Glu Leu Asn Leu Gln Ile Pro
565 570 575
Ser Gly Thr Tyr Ile Asp Arg Ile Glu Phe Val Pro Val Asp Glu Thr
580 585 590
Phe Thr Thr Glu Ser Asp Leu Asp Arg Ala Gln Gln Ala Val Asn Ala
595 600 605
Leu Phe Thr Ser Ser Asn Gln Ile Gly Leu Lys Thr Asp Val Thr Asp
610 615 620
Tyr His Ile Asp Gln Val Ser Asn Leu Val Asp Cys Leu Ser Asp Glu
625 630 635 640
Phe Cys Leu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Ser Glu Lys Val Lys His Ala
645 650 655
Lys Arg Leu Ser Asp Glu Arg Asn Leu Leu Gln Asp Pro Asn Phe Arg
660 665 670
Gly Ile Asn Arg Gln Pro Asp Arg Gly Trp Arg Gly Ser Thr Asp Ile
675 680 685
Thr Ile Gln Gly Gly Asp Asp Val Phe Lys Glu Asn Tyr Val Thr Leu
690 695 700
Pro Gly Thr Phe Asp Glu Cys Tyr Pro Thr Tyr Leu Tyr Gln Lys Ile
705 710 715 720
Asp Glu Ser Lys Leu Lys Ala Tyr Thr Arg Tyr Gln Leu Arg Gly Tyr
725 730 735
Ile Glu Asp Ser Gln Asp Leu Glu Ile Tyr Leu Ile Arg Tyr Asn
740 745 750
<210> 3
<211> 3492
<212> ДНК
<213> Bacillus thuringiensis
<400> 3
atggagggaa ataatctaaa tcaatgcata ccttacaatt gtttaagtaa tcctaaggac 60
ataatattag gtgatgaaag gctagaaact ggtaatactg tagcagacat taccttaggg 120
attgtcaatc tattgttttc tgagtttgtt cctggtggag gctttatact aggattactg 180
gatttaatat gggggtctat aggtcgttcc caatgggatc tatttctgga acagattgaa 240
caattgatta agcaaagaat agaagaattt gctaggaatc aggcaatttc aagattggag 300
gggctaagcg atctttataa gacctatgct agagcgttta gcgattggga ggcagatccg 360
actaatccag cattaaggga agaaatgcgt atacaattta atgacatgaa tagtgctatc 420
ataacggctc tcccactttt tagagttcaa aattatgaag ttgctctttt atctgtttat 480
gttcaagctg caaacttaca tttatctatt ttaagagatg tttcagtctt tggagaaaga 540
tggggatatg atacagcaac tatcaataat cgctatagtg acttaactag ccttattcat 600
gtttatacta atcattgtgt ggatacgtat aatcagggat taaggcgttt ggaaggtcgt 660
tttcttaccg attggattgt atataatcgt ttccgaagac aattaacaat ttcagtatta 720
gatattgttg cattttttcc aaattatgat attcgaacat atccaattca aacagctact 780
cagctaacga gggaaatcta tctggattta ccttttatta atgaaaatct ttctcctgca 840
gcaagctatc cctcattctc agatgctgaa agtgctataa tcaggagtcc tcatttagtg 900
gactttttaa atagcttcac tatttataca gatagtcttg ctcgatattt atattgggga 960
gggcatcggg tgaattttac ccgttcagga gttactactt ttatacaatc accactatat 1020
ggaagggaag gaaatgcaga gcgttctgta attatttcgg catcatctag cgtaccaata 1080
tttagaacac tttcatatgt tactggcctt gacaatgcaa atcctgtagc tggaattgaa 1140
ggagtggaat tccaaaatac tataagtaga agtatctatc gtaaaagtgg tccaattgat 1200
tcttttaatg aattaccacc tcaagatgcc agtgtatctc cttcaattgg gtatagtcac 1260
cgtttatgtc atgccacatt tttagaacgg attagtggac caagaattgc aggtgtcgtt 1320
ttttcctgga cacatcgtag tgctagccct actaatgaag taagttcatc tagaattaca 1380
caaattccat gggtaaaggc gcatactctt gcgtctggtg cctccgttat taaagggcct 1440
ggatttacag gtggagatat actaactagg aataccttag gcgaactggg gactttaaga 1500
gtaacttttg caggaagatt atcacaaagt tattatatac gtttccgtta tgcttccgta 1560
gctaatagga gtggtatatt tagctattca cagccaactt catatggaat ttcctttcca 1620
aaaactatgg atgcagatga atcattaaca tctcgttcat ttgcacttgc tacacttgct 1680
acaccgctaa cctttagaag gcaagaagaa ttaaatctac aaataccatc aggtacttat 1740
atagatcgaa ttgagtttgt tccagtcgat gaaaccttta caacagaatc tgatctggat 1800
agagcacaac aggcggtgaa tgcgctgttt acttcttcca atcaaatcgg cttaaaaaca 1860
gatgtgacgg attatcatat tgatcaagta tccaatttag tggattgttt atcggatgaa 1920
ttttgtctgg atgaaaagcg agaattgtcc gagaaagtca aacatgcgaa gcgactcagt 1980
gatgagcgga atttacttca agatccaaac tttagaggaa tcaatagaca accagaccgt 2040
ggttggagag gaagtacaga tattaccatc caaggaggag atgacgtatt caaagagaat 2100
tacgttacac taccaggtac ctttgatgag tgctatccaa cgtatttata tcaaaaaata 2160
gatgagtcga aattaaaagc ctatacccgt tatcaattaa gagggtatat cggggatagt 2220
caagacttag aaatctattt aattcgttac aatgcaaaac acgaaatagt aaatgtacca 2280
ggtacaggga gtttatggac tctttctgta gaaaattcaa ttggaccttg tggagaaccg 2340
aatcgatgcg cgccacacct tgaatggaat cctaatctag agtgttcttg cagagaaggg 2400
gaaaaatgtg cccatcattc ccatcatttc tccttggaca ttgatgttgg atgtacagac 2460
ttaaatgagg acttaggtgt atgggcgata ttcaagatta agacgcaaga tggccatgca 2520
agactaggaa atctagagtt tctcgaagag aaaccactat taggggaagc actagctcgt 2580
gtgaaaagag cggagaagaa atggagagac aaacgcgaaa aattggaatg ggaaacaaat 2640
attgtttata aagaggcaaa agaatctgta gatgctttat ttgtgaactc tcaatatgat 2700
agattacaag cggatacgaa tatcgcgatg attcatgcgg cagataaacg cgttcataga 2760
attagagaag cataccttcc agaattatct gtaattccgg gtgtaaatgc gggcattttc 2820
gaagaattag agggacgcat tttcacagcc tactctctat atgatgcgag aaatgtcatt 2880
aaaaatggcg atttcaataa tggtttattg tgctggaact tgaaagggca tgtagatgta 2940
gaagaacaaa acaaccatcg ttcagtcctt gttgtcccgg aatgggaagc agaggtgtcc 3000
caagaagttc gtgtctgtcc aggtcgtggc tatatccttc gtgttacagc gtacaaagag 3060
ggatatggag agggctgcgt aaccatccat gagatcgaag acaatacaga cgaactgaaa 3120
ttcagcaact gtgtagaaga ggaagtatat ccaaacaaca cggtaacgtg taatgattat 3180
actgcgactc aagaagaata tgagggtacg tacacttctc gtaatcgagg atatgacgga 3240
gcctatgaaa gcaattcttc tgtaccagct gattatgcat cagcctatga agaaaaagcg 3300
tatacagatg gaagaagaga gaatccttgt gaatctaata gaggatatgg ggattacgcg 3360
ccactaccag ctggttatgt gacaaaggaa ttagagtact tcccagaaac cgataaggta 3420
tggattgaga tcggagaaac ggaaggaaca ttcattgtgg atagtgtgga attactcctt 3480
atggaggaat aa 3492
<210> 4
<211> 1163
<212> БЕЛОК
<213> Bacillus thuringiensis
<400> 4
Met Glu Gly Asn Asn Leu Asn Gln Cys Ile Pro Tyr Asn Cys Leu Ser
1 5 10 15
Asn Pro Lys Asp Ile Ile Leu Gly Asp Glu Arg Leu Glu Thr Gly Asn
20 25 30
Thr Val Ala Asp Ile Thr Leu Gly Ile Val Asn Leu Leu Phe Ser Glu
35 40 45
Phe Val Pro Gly Gly Gly Phe Ile Leu Gly Leu Leu Asp Leu Ile Trp
50 55 60
Gly Ser Ile Gly Arg Ser Gln Trp Asp Leu Phe Leu Glu Gln Ile Glu
65 70 75 80
Gln Leu Ile Lys Gln Arg Ile Glu Glu Phe Ala Arg Asn Gln Ala Ile
85 90 95
Ser Arg Leu Glu Gly Leu Ser Asp Leu Tyr Lys Thr Tyr Ala Arg Ala
100 105 110
Phe Ser Asp Trp Glu Ala Asp Pro Thr Asn Pro Ala Leu Arg Glu Glu
115 120 125
Met Arg Ile Gln Phe Asn Asp Met Asn Ser Ala Ile Ile Thr Ala Leu
130 135 140
Pro Leu Phe Arg Val Gln Asn Tyr Glu Val Ala Leu Leu Ser Val Tyr
145 150 155 160
Val Gln Ala Ala Asn Leu His Leu Ser Ile Leu Arg Asp Val Ser Val
165 170 175
Phe Gly Glu Arg Trp Gly Tyr Asp Thr Ala Thr Ile Asn Asn Arg Tyr
180 185 190
Ser Asp Leu Thr Ser Leu Ile His Val Tyr Thr Asn His Cys Val Asp
195 200 205
Thr Tyr Asn Gln Gly Leu Arg Arg Leu Glu Gly Arg Phe Leu Thr Asp
210 215 220
Trp Ile Val Tyr Asn Arg Phe Arg Arg Gln Leu Thr Ile Ser Val Leu
225 230 235 240
Asp Ile Val Ala Phe Phe Pro Asn Tyr Asp Ile Arg Thr Tyr Pro Ile
245 250 255
Gln Thr Ala Thr Gln Leu Thr Arg Glu Ile Tyr Leu Asp Leu Pro Phe
260 265 270
Ile Asn Glu Asn Leu Ser Pro Ala Ala Ser Tyr Pro Ser Phe Ser Asp
275 280 285
Ala Glu Ser Ala Ile Ile Arg Ser Pro His Leu Val Asp Phe Leu Asn
290 295 300
Ser Phe Thr Ile Tyr Thr Asp Ser Leu Ala Arg Tyr Leu Tyr Trp Gly
305 310 315 320
Gly His Arg Val Asn Phe Thr Arg Ser Gly Val Thr Thr Phe Ile Gln
325 330 335
Ser Pro Leu Tyr Gly Arg Glu Gly Asn Ala Glu Arg Ser Val Ile Ile
340 345 350
Ser Ala Ser Ser Ser Val Pro Ile Phe Arg Thr Leu Ser Tyr Val Thr
355 360 365
Gly Leu Asp Asn Ala Asn Pro Val Ala Gly Ile Glu Gly Val Glu Phe
370 375 380
Gln Asn Thr Ile Ser Arg Ser Ile Tyr Arg Lys Ser Gly Pro Ile Asp
385 390 395 400
Ser Phe Asn Glu Leu Pro Pro Gln Asp Ala Ser Val Ser Pro Ser Ile
405 410 415
Gly Tyr Ser His Arg Leu Cys His Ala Thr Phe Leu Glu Arg Ile Ser
420 425 430
Gly Pro Arg Ile Ala Gly Val Val Phe Ser Trp Thr His Arg Ser Ala
435 440 445
Ser Pro Thr Asn Glu Val Ser Ser Ser Arg Ile Thr Gln Ile Pro Trp
450 455 460
Val Lys Ala His Thr Leu Ala Ser Gly Ala Ser Val Ile Lys Gly Pro
465 470 475 480
Gly Phe Thr Gly Gly Asp Ile Leu Thr Arg Asn Thr Leu Gly Glu Leu
485 490 495
Gly Thr Leu Arg Val Thr Phe Ala Gly Arg Leu Ser Gln Ser Tyr Tyr
500 505 510
Ile Arg Phe Arg Tyr Ala Ser Val Ala Asn Arg Ser Gly Ile Phe Ser
515 520 525
Tyr Ser Gln Pro Thr Ser Tyr Gly Ile Ser Phe Pro Lys Thr Met Asp
530 535 540
Ala Asp Glu Ser Leu Thr Ser Arg Ser Phe Ala Leu Ala Thr Leu Ala
545 550 555 560
Thr Pro Leu Thr Phe Arg Arg Gln Glu Glu Leu Asn Leu Gln Ile Pro
565 570 575
Ser Gly Thr Tyr Ile Asp Arg Ile Glu Phe Val Pro Val Asp Glu Thr
580 585 590
Phe Thr Thr Glu Ser Asp Leu Asp Arg Ala Gln Gln Ala Val Asn Ala
595 600 605
Leu Phe Thr Ser Ser Asn Gln Ile Gly Leu Lys Thr Asp Val Thr Asp
610 615 620
Tyr His Ile Asp Gln Val Ser Asn Leu Val Asp Cys Leu Ser Asp Glu
625 630 635 640
Phe Cys Leu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Ser Glu Lys Val Lys His Ala
645 650 655
Lys Arg Leu Ser Asp Glu Arg Asn Leu Leu Gln Asp Pro Asn Phe Arg
660 665 670
Gly Ile Asn Arg Gln Pro Asp Arg Gly Trp Arg Gly Ser Thr Asp Ile
675 680 685
Thr Ile Gln Gly Gly Asp Asp Val Phe Lys Glu Asn Tyr Val Thr Leu
690 695 700
Pro Gly Thr Phe Asp Glu Cys Tyr Pro Thr Tyr Leu Tyr Gln Lys Ile
705 710 715 720
Asp Glu Ser Lys Leu Lys Ala Tyr Thr Arg Tyr Gln Leu Arg Gly Tyr
725 730 735
Ile Gly Asp Ser Gln Asp Leu Glu Ile Tyr Leu Ile Arg Tyr Asn Ala
740 745 750
Lys His Glu Ile Val Asn Val Pro Gly Thr Gly Ser Leu Trp Thr Leu
755 760 765
Ser Val Glu Asn Ser Ile Gly Pro Cys Gly Glu Pro Asn Arg Cys Ala
770 775 780
Pro His Leu Glu Trp Asn Pro Asn Leu Glu Cys Ser Cys Arg Glu Gly
785 790 795 800
Glu Lys Cys Ala His His Ser His His Phe Ser Leu Asp Ile Asp Val
805 810 815
Gly Cys Thr Asp Leu Asn Glu Asp Leu Gly Val Trp Ala Ile Phe Lys
820 825 830
Ile Lys Thr Gln Asp Gly His Ala Arg Leu Gly Asn Leu Glu Phe Leu
835 840 845
Glu Glu Lys Pro Leu Leu Gly Glu Ala Leu Ala Arg Val Lys Arg Ala
850 855 860
Glu Lys Lys Trp Arg Asp Lys Arg Glu Lys Leu Glu Trp Glu Thr Asn
865 870 875 880
Ile Val Tyr Lys Glu Ala Lys Glu Ser Val Asp Ala Leu Phe Val Asn
885 890 895
Ser Gln Tyr Asp Arg Leu Gln Ala Asp Thr Asn Ile Ala Met Ile His
900 905 910
Ala Ala Asp Lys Arg Val His Arg Ile Arg Glu Ala Tyr Leu Pro Glu
915 920 925
Leu Ser Val Ile Pro Gly Val Asn Ala Gly Ile Phe Glu Glu Leu Glu
930 935 940
Gly Arg Ile Phe Thr Ala Tyr Ser Leu Tyr Asp Ala Arg Asn Val Ile
945 950 955 960
Lys Asn Gly Asp Phe Asn Asn Gly Leu Leu Cys Trp Asn Leu Lys Gly
965 970 975
His Val Asp Val Glu Glu Gln Asn Asn His Arg Ser Val Leu Val Val
980 985 990
Pro Glu Trp Glu Ala Glu Val Ser Gln Glu Val Arg Val Cys Pro Gly
995 1000 1005
Arg Gly Tyr Ile Leu Arg Val Thr Ala Tyr Lys Glu Gly Tyr Gly
1010 1015 1020
Glu Gly Cys Val Thr Ile His Glu Ile Glu Asp Asn Thr Asp Glu
1025 1030 1035
Leu Lys Phe Ser Asn Cys Val Glu Glu Glu Val Tyr Pro Asn Asn
1040 1045 1050
Thr Val Thr Cys Asn Asp Tyr Thr Ala Thr Gln Glu Glu Tyr Glu
1055 1060 1065
Gly Thr Tyr Thr Ser Arg Asn Arg Gly Tyr Asp Gly Ala Tyr Glu
1070 1075 1080
Ser Asn Ser Ser Val Pro Ala Asp Tyr Ala Ser Ala Tyr Glu Glu
1085 1090 1095
Lys Ala Tyr Thr Asp Gly Arg Arg Glu Asn Pro Cys Glu Ser Asn
1100 1105 1110
Arg Gly Tyr Gly Asp Tyr Ala Pro Leu Pro Ala Gly Tyr Val Thr
1115 1120 1125
Lys Glu Leu Glu Tyr Phe Pro Glu Thr Asp Lys Val Trp Ile Glu
1130 1135 1140
Ile Gly Glu Thr Glu Gly Thr Phe Ile Val Asp Ser Val Glu Leu
1145 1150 1155
Leu Leu Met Glu Glu
1160
<210> 5
<211> 2259
<212> ДНК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 5
atggaaggca acaacctgaa ccagtgcatt ccgtataact gcctgagcaa cccgaaagat 60
attattctgg gcgatgaacg tctggaaacc ggcaacaccg tggcggatat taccctgggc 120
attgtgaacc tgctgtttag cgaatttgtg ccgggcggcg gctttattct gggcctgctg 180
gatctgattt ggggcagcat tggccgtagc cagtgggatc tgtttctgga acagattgaa 240
cagctgatta aacagcgtat tgaagaattt gcgcgtaacc aggcgattag ccgtctggaa 300
ggcctgagcg atctgtataa aacctatgcg cgtgcgttta gcgattggga agcggatccg 360
accaacccgg cgctgcgtga agaaatgcgt attcagttta acgatatgaa cagcgcgatt 420
attaccgcgc tgccgctgtt tcgtgtgcag aactatgaag tggcgctgct gagcgtgtat 480
gtgcaggcgg cgaacctgca tctgagcatt ctgcgtgatg tgagcgtgtt tggcgaacgt 540
tggggctatg ataccgcgac cattaacaac cgttatagcg atctgaccag cctgattcat 600
gtgtatacca accattgcgt ggatacctat aaccagggcc tgcgtcgtct ggaaggccgt 660
tttctgaccg attggattgt gtataaccgt tttcgtcgtc agctgaccat tagcgtgctg 720
gatattgtgg cgttttttcc gaactatgat attcgtacct atccgattca gaccgcgacc 780
cagctgaccc gtgaagtgta tctggatctg ccgtttatta acgaaaacct gagcccggcg 840
gcgagctatc cgacctttag cgcggcggaa agcgcgatta ttcgtagccc gcatctggtg 900
gattttctga acagctttac catttatacc gatagcctgg cgcgttatgc gtattggggc 960
ggccatctgg tgaacagctt tcgtaccggc accaccacca acctgattcg tagcccgctg 1020
tatggccgtg aaggcaacac cgaacgtccg gtgaccatta ccgcgagccc gagcgtgccg 1080
atttttcgta ccctgagcta tattaccggc ctggataaca gcaacccggt ggcgggcatt 1140
gaaggcgtgg aatttcagaa caccattagc cgtagcattt atcgtaaaag cggcccgatt 1200
gatagcttta gcgaactgcc gccgcaggat gcgagcgtga gcccggcgat tggctatagc 1260
catcgtctgt gccatgcgac ctttctggaa cgtattagcg gcccgcgtat tgcgggcacc 1320
gtgtttagct ggacccatcg tagcgcgagc ccgaccaacg aagtgagccc gagccgtatt 1380
acccagattc cgtgggtgaa agcgcatacc ctggcgagcg gcgcgagcgt gattaaaggc 1440
ccgggcttta ccggcggcga tattctgacc cgtaacagca tgggcgaact gggcaccctg 1500
cgtgtgacct ttaccggccg tctgccgcag agctattata ttcgttttcg ttatgcgagc 1560
gtggcgaacc gtagcggcac ctttcgttat agccagccgc cgagctatgg cattagcttt 1620
ccgaaaacca tggatgcggg cgaaccgctg accagccgta gctttgcgca taccaccctg 1680
tttaccccga ttacctttag ccgtgcgcag gaagaatttg atctgtatat tcagagcggc 1740
gtgtatattg atcgtattga atttattccg gtgaccgcga cctttgaagc ggaatatgat 1800
ctggaacgtg cgcagaaagt ggtgaacgcg ctgtttacca gcaccaacca gctgggcctg 1860
aaaaccgatg tgaccgatta tcatattgat caggtgagca acctggtggc gtgcctgagc 1920
gatgaatttt gcctggatga aaaacgtgaa ctgagcgaaa aagtgaaaca tgcgaaacgt 1980
ctgagcgatg aacgtaacct gctgcaggat ccgaactttc gtggcattaa ccgtcagccg 2040
gatcgtggct ggcgtggcag caccgatatt accattcagg gcggcgatga tgtgtttaaa 2100
gaaaactatg tgaccctgcc gggcaccttt gatgaatgct atccgaccta tctgtatcag 2160
aaaattgatg aaagcaaact gaaagcgtat acccgttatc agctgcgtgg ctatattgaa 2220
gatagccagg atctggaaat ttatctgatt cgttataac 2259
<210> 6
<211> 753
<212> БЕЛОК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 6
Met Glu Gly Asn Asn Leu Asn Gln Cys Ile Pro Tyr Asn Cys Leu Ser
1 5 10 15
Asn Pro Lys Asp Ile Ile Leu Gly Asp Glu Arg Leu Glu Thr Gly Asn
20 25 30
Thr Val Ala Asp Ile Thr Leu Gly Ile Val Asn Leu Leu Phe Ser Glu
35 40 45
Phe Val Pro Gly Gly Gly Phe Ile Leu Gly Leu Leu Asp Leu Ile Trp
50 55 60
Gly Ser Ile Gly Arg Ser Gln Trp Asp Leu Phe Leu Glu Gln Ile Glu
65 70 75 80
Gln Leu Ile Lys Gln Arg Ile Glu Glu Phe Ala Arg Asn Gln Ala Ile
85 90 95
Ser Arg Leu Glu Gly Leu Ser Asp Leu Tyr Lys Thr Tyr Ala Arg Ala
100 105 110
Phe Ser Asp Trp Glu Ala Asp Pro Thr Asn Pro Ala Leu Arg Glu Glu
115 120 125
Met Arg Ile Gln Phe Asn Asp Met Asn Ser Ala Ile Ile Thr Ala Leu
130 135 140
Pro Leu Phe Arg Val Gln Asn Tyr Glu Val Ala Leu Leu Ser Val Tyr
145 150 155 160
Val Gln Ala Ala Asn Leu His Leu Ser Ile Leu Arg Asp Val Ser Val
165 170 175
Phe Gly Glu Arg Trp Gly Tyr Asp Thr Ala Thr Ile Asn Asn Arg Tyr
180 185 190
Ser Asp Leu Thr Ser Leu Ile His Val Tyr Thr Asn His Cys Val Asp
195 200 205
Thr Tyr Asn Gln Gly Leu Arg Arg Leu Glu Gly Arg Phe Leu Thr Asp
210 215 220
Trp Ile Val Tyr Asn Arg Phe Arg Arg Gln Leu Thr Ile Ser Val Leu
225 230 235 240
Asp Ile Val Ala Phe Phe Pro Asn Tyr Asp Ile Arg Thr Tyr Pro Ile
245 250 255
Gln Thr Ala Thr Gln Leu Thr Arg Glu Val Tyr Leu Asp Leu Pro Phe
260 265 270
Ile Asn Glu Asn Leu Ser Pro Ala Ala Ser Tyr Pro Thr Phe Ser Ala
275 280 285
Ala Glu Ser Ala Ile Ile Arg Ser Pro His Leu Val Asp Phe Leu Asn
290 295 300
Ser Phe Thr Ile Tyr Thr Asp Ser Leu Ala Arg Tyr Ala Tyr Trp Gly
305 310 315 320
Gly His Leu Val Asn Ser Phe Arg Thr Gly Thr Thr Thr Asn Leu Ile
325 330 335
Arg Ser Pro Leu Tyr Gly Arg Glu Gly Asn Thr Glu Arg Pro Val Thr
340 345 350
Ile Thr Ala Ser Pro Ser Val Pro Ile Phe Arg Thr Leu Ser Tyr Ile
355 360 365
Thr Gly Leu Asp Asn Ser Asn Pro Val Ala Gly Ile Glu Gly Val Glu
370 375 380
Phe Gln Asn Thr Ile Ser Arg Ser Ile Tyr Arg Lys Ser Gly Pro Ile
385 390 395 400
Asp Ser Phe Ser Glu Leu Pro Pro Gln Asp Ala Ser Val Ser Pro Ala
405 410 415
Ile Gly Tyr Ser His Arg Leu Cys His Ala Thr Phe Leu Glu Arg Ile
420 425 430
Ser Gly Pro Arg Ile Ala Gly Thr Val Phe Ser Trp Thr His Arg Ser
435 440 445
Ala Ser Pro Thr Asn Glu Val Ser Pro Ser Arg Ile Thr Gln Ile Pro
450 455 460
Trp Val Lys Ala His Thr Leu Ala Ser Gly Ala Ser Val Ile Lys Gly
465 470 475 480
Pro Gly Phe Thr Gly Gly Asp Ile Leu Thr Arg Asn Ser Met Gly Glu
485 490 495
Leu Gly Thr Leu Arg Val Thr Phe Thr Gly Arg Leu Pro Gln Ser Tyr
500 505 510
Tyr Ile Arg Phe Arg Tyr Ala Ser Val Ala Asn Arg Ser Gly Thr Phe
515 520 525
Arg Tyr Ser Gln Pro Pro Ser Tyr Gly Ile Ser Phe Pro Lys Thr Met
530 535 540
Asp Ala Gly Glu Pro Leu Thr Ser Arg Ser Phe Ala His Thr Thr Leu
545 550 555 560
Phe Thr Pro Ile Thr Phe Ser Arg Ala Gln Glu Glu Phe Asp Leu Tyr
565 570 575
Ile Gln Ser Gly Val Tyr Ile Asp Arg Ile Glu Phe Ile Pro Val Thr
580 585 590
Ala Thr Phe Glu Ala Glu Tyr Asp Leu Glu Arg Ala Gln Lys Val Val
595 600 605
Asn Ala Leu Phe Thr Ser Thr Asn Gln Leu Gly Leu Lys Thr Asp Val
610 615 620
Thr Asp Tyr His Ile Asp Gln Val Ser Asn Leu Val Ala Cys Leu Ser
625 630 635 640
Asp Glu Phe Cys Leu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Ser Glu Lys Val Lys
645 650 655
His Ala Lys Arg Leu Ser Asp Glu Arg Asn Leu Leu Gln Asp Pro Asn
660 665 670
Phe Arg Gly Ile Asn Arg Gln Pro Asp Arg Gly Trp Arg Gly Ser Thr
675 680 685
Asp Ile Thr Ile Gln Gly Gly Asp Asp Val Phe Lys Glu Asn Tyr Val
690 695 700
Thr Leu Pro Gly Thr Phe Asp Glu Cys Tyr Pro Thr Tyr Leu Tyr Gln
705 710 715 720
Lys Ile Asp Glu Ser Lys Leu Lys Ala Tyr Thr Arg Tyr Gln Leu Arg
725 730 735
Gly Tyr Ile Glu Asp Ser Gln Asp Leu Glu Ile Tyr Leu Ile Arg Tyr
740 745 750
Asn
<210> 7
<211> 2259
<212> ДНК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 7
atggaaggca acaacctgaa ccagtgcatt ccgtataact gcctgaccaa cccgaaagat 60
attattctgg gcgatgaacg tctggaaacc ggcaacaccg tggcggatat taccctgggc 120
attgtgaacc tgctgtttac cgaatttgtg ccgggcggcg gctttattct gggcctgctg 180
gatgtgattt ggggcagcat tggccgtagc cagtgggaac tgtttctgga acagattgaa 240
cagctgatta aacagcgtat tgaagaattt gcgcgtaacc aggcgattag ccgtctggaa 300
ggcctgagcg atctgtataa aacctatgcg cgtgcgttta gcgattggga agcggatccg 360
accaacccgg cgctgcgtga agaaatgcgt attcagttta acgatatgaa cagcgcgatt 420
attaccgcgc tgccgctgtt tcgtgtgcag aactatgaag tggcgctgct gagcgtgtat 480
gtgcaggcgg cgaacctgca tctgagcatt ctgcgtgatg tgagcgtgtt tggcgaacgt 540
tggggctatg ataccgcgac cattaacaac cgttatagcg atctgaccag cctgattcat 600
gtgtatacca accattgcgt ggatacctat aaccagggcc tgcgtcgtct ggaaggccgt 660
tttctgaccg attggattgt gtataaccgt tttcgtcgtc agctgaccat tagcgtgctg 720
gatattgtgg cgttttttcc gaactatgat attcgtacct atccgattca gaccgcgacc 780
cagctgaccc gtgaagtgta tctggatctg ccgtttatta acgaaaacct gagcccggcg 840
gcgagctatc cgacctttag cgcggcggaa agcgcgatta ttcgtagccc gcatctggtg 900
gattttctga acagctttac catttatacc gatagcctgg cgcgttatgc gtattggggc 960
ggccatctgg tgaacagctt tcgtaccggc accaccacca acctgattcg tagcccgctg 1020
tatggccgtg aaggcaacac cgaacgtccg gtgaccatta ccgcgagccc gagcgtgccg 1080
atttttcgta ccctgagcta tattaccggc ctggataaca gcaacccggt ggcgggcatt 1140
gaaggcgtgg aatttcagaa caccattagc cgtagcattt atcgtaaaag cggcccgatt 1200
gatagcttta gcgaactgcc gccgcaggat gcgagcgtga gcccggcgat tggctatagc 1260
catcgtctgt gccatgcgac ctttctggaa cgtattagcg gcccgcgtat tgcgggcacc 1320
gtgtttagct ggacccatcg tagcgcgagc ccgaccaacg aagtgagccc gagccgtatt 1380
acccagattc cgtgggtgaa agcgcatacc ctggcgagcg gcgcgagcgt gattaaaggc 1440
ccgggcttta ccggcggcga tattctgacc cgtaacagca tgggcgaact gggcaccctg 1500
cgtgtgagct ttaccggccg tctgccgcag agctattata ttcgttttcg ttatgcgagc 1560
gtggcgaacc gtaccggcac ctttcgttat agccagccgc cgagctatgg cctgagcttt 1620
ccgaaaacca tggatgcggg cgaaccgctg accagccgta gctttgcgca taccaccctg 1680
tttaccccga ttacctttag ccgtgcgcag gaagaatttg atctgtatat tcagagcggc 1740
gtgtatattg atcgtattga atttattccg gtgaccgcga cctttgaagc ggaatatgat 1800
ctggaacgtg cgcagaaagt ggtgaacgcg ctgtttacca gcaccaacca gctgggcctg 1860
aaaaccgatg tgaccgatta tcatattgat caggtgagca acctggtggc gtgcctgagc 1920
gatgaatttt gcctggatga aaaacgtgaa ctgagcgaaa aagtgaaaca tgcgaaacgt 1980
ctgagcgatg aacgtaacct gctgcaggat ccgaactttc gtggcattaa ccgtcagccg 2040
gatcgtggct ggcgtggcag caccgatatt accattcagg gcggcgatga tgtgtttaaa 2100
gaaaactatg tgaccctgcc gggcaccttt gatgaatgct atccgaccta tctgtatcag 2160
aaaattgatg aaagcaaact gaaagcgtat acccgttatc agctgcgtgg ctatattgaa 2220
gatagccagg atctggaaat ttatctgatt cgttataac 2259
<210> 8
<211> 753
<212> БЕЛОК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 8
Met Glu Gly Asn Asn Leu Asn Gln Cys Ile Pro Tyr Asn Cys Leu Thr
1 5 10 15
Asn Pro Lys Asp Ile Ile Leu Gly Asp Glu Arg Leu Glu Thr Gly Asn
20 25 30
Thr Val Ala Asp Ile Thr Leu Gly Ile Val Asn Leu Leu Phe Thr Glu
35 40 45
Phe Val Pro Gly Gly Gly Phe Ile Leu Gly Leu Leu Asp Val Ile Trp
50 55 60
Gly Ser Ile Gly Arg Ser Gln Trp Glu Leu Phe Leu Glu Gln Ile Glu
65 70 75 80
Gln Leu Ile Lys Gln Arg Ile Glu Glu Phe Ala Arg Asn Gln Ala Ile
85 90 95
Ser Arg Leu Glu Gly Leu Ser Asp Leu Tyr Lys Thr Tyr Ala Arg Ala
100 105 110
Phe Ser Asp Trp Glu Ala Asp Pro Thr Asn Pro Ala Leu Arg Glu Glu
115 120 125
Met Arg Ile Gln Phe Asn Asp Met Asn Ser Ala Ile Ile Thr Ala Leu
130 135 140
Pro Leu Phe Arg Val Gln Asn Tyr Glu Val Ala Leu Leu Ser Val Tyr
145 150 155 160
Val Gln Ala Ala Asn Leu His Leu Ser Ile Leu Arg Asp Val Ser Val
165 170 175
Phe Gly Glu Arg Trp Gly Tyr Asp Thr Ala Thr Ile Asn Asn Arg Tyr
180 185 190
Ser Asp Leu Thr Ser Leu Ile His Val Tyr Thr Asn His Cys Val Asp
195 200 205
Thr Tyr Asn Gln Gly Leu Arg Arg Leu Glu Gly Arg Phe Leu Thr Asp
210 215 220
Trp Ile Val Tyr Asn Arg Phe Arg Arg Gln Leu Thr Ile Ser Val Leu
225 230 235 240
Asp Ile Val Ala Phe Phe Pro Asn Tyr Asp Ile Arg Thr Tyr Pro Ile
245 250 255
Gln Thr Ala Thr Gln Leu Thr Arg Glu Val Tyr Leu Asp Leu Pro Phe
260 265 270
Ile Asn Glu Asn Leu Ser Pro Ala Ala Ser Tyr Pro Thr Phe Ser Ala
275 280 285
Ala Glu Ser Ala Ile Ile Arg Ser Pro His Leu Val Asp Phe Leu Asn
290 295 300
Ser Phe Thr Ile Tyr Thr Asp Ser Leu Ala Arg Tyr Ala Tyr Trp Gly
305 310 315 320
Gly His Leu Val Asn Ser Phe Arg Thr Gly Thr Thr Thr Asn Leu Ile
325 330 335
Arg Ser Pro Leu Tyr Gly Arg Glu Gly Asn Thr Glu Arg Pro Val Thr
340 345 350
Ile Thr Ala Ser Pro Ser Val Pro Ile Phe Arg Thr Leu Ser Tyr Ile
355 360 365
Thr Gly Leu Asp Asn Ser Asn Pro Val Ala Gly Ile Glu Gly Val Glu
370 375 380
Phe Gln Asn Thr Ile Ser Arg Ser Ile Tyr Arg Lys Ser Gly Pro Ile
385 390 395 400
Asp Ser Phe Ser Glu Leu Pro Pro Gln Asp Ala Ser Val Ser Pro Ala
405 410 415
Ile Gly Tyr Ser His Arg Leu Cys His Ala Thr Phe Leu Glu Arg Ile
420 425 430
Ser Gly Pro Arg Ile Ala Gly Thr Val Phe Ser Trp Thr His Arg Ser
435 440 445
Ala Ser Pro Thr Asn Glu Val Ser Pro Ser Arg Ile Thr Gln Ile Pro
450 455 460
Trp Val Lys Ala His Thr Leu Ala Ser Gly Ala Ser Val Ile Lys Gly
465 470 475 480
Pro Gly Phe Thr Gly Gly Asp Ile Leu Thr Arg Asn Ser Met Gly Glu
485 490 495
Leu Gly Thr Leu Arg Val Ser Phe Thr Gly Arg Leu Pro Gln Ser Tyr
500 505 510
Tyr Ile Arg Phe Arg Tyr Ala Ser Val Ala Asn Arg Thr Gly Thr Phe
515 520 525
Arg Tyr Ser Gln Pro Pro Ser Tyr Gly Leu Ser Phe Pro Lys Thr Met
530 535 540
Asp Ala Gly Glu Pro Leu Thr Ser Arg Ser Phe Ala His Thr Thr Leu
545 550 555 560
Phe Thr Pro Ile Thr Phe Ser Arg Ala Gln Glu Glu Phe Asp Leu Tyr
565 570 575
Ile Gln Ser Gly Val Tyr Ile Asp Arg Ile Glu Phe Ile Pro Val Thr
580 585 590
Ala Thr Phe Glu Ala Glu Tyr Asp Leu Glu Arg Ala Gln Lys Val Val
595 600 605
Asn Ala Leu Phe Thr Ser Thr Asn Gln Leu Gly Leu Lys Thr Asp Val
610 615 620
Thr Asp Tyr His Ile Asp Gln Val Ser Asn Leu Val Ala Cys Leu Ser
625 630 635 640
Asp Glu Phe Cys Leu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Ser Glu Lys Val Lys
645 650 655
His Ala Lys Arg Leu Ser Asp Glu Arg Asn Leu Leu Gln Asp Pro Asn
660 665 670
Phe Arg Gly Ile Asn Arg Gln Pro Asp Arg Gly Trp Arg Gly Ser Thr
675 680 685
Asp Ile Thr Ile Gln Gly Gly Asp Asp Val Phe Lys Glu Asn Tyr Val
690 695 700
Thr Leu Pro Gly Thr Phe Asp Glu Cys Tyr Pro Thr Tyr Leu Tyr Gln
705 710 715 720
Lys Ile Asp Glu Ser Lys Leu Lys Ala Tyr Thr Arg Tyr Gln Leu Arg
725 730 735
Gly Tyr Ile Glu Asp Ser Gln Asp Leu Glu Ile Tyr Leu Ile Arg Tyr
740 745 750
Asn
<210> 9
<211> 2259
<212> ДНК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 9
atggaaggca acaacctgaa ccagtgcatt ccgtataact gcctgaccaa cccgaaagat 60
attattctgg gcgatgaacg tctggaaacc ggcaacaccg tggcggatat taccctgggc 120
attgtgaacc tgctgtttac cgaatttgtg ccgggcggcg gctttattct gggcctgctg 180
gatgtgattt ggggcagcat tggccgtagc cagtgggaac tgtttctgga acagattgaa 240
cagctgatta aacagcgtat tgatgatttt gcgcgtaacc aggcgattag ccgtctggaa 300
ggcctgagcg atctgtataa aacctatgcg cgtgcgttta gcgattggga agcggatccg 360
accaacccgg cgctgcgtga agaaatgcgt attcagttta acgatatgaa cagcgcgatt 420
attaccgcgc tgccgctgtt tcgtgtgcag aactatgaag tggcgctgct gagcgtgtat 480
gtgcaggcgg cgaacctgca tctgagcatt ctgcgtgatg tgagcgtgtt tggcgaacgt 540
tggggctatg ataccgcgac cattaacaac cgttatagcg atctgaccag cctgattcat 600
gtgtatacca accattgcgt ggatacctat aaccagggcc tgcgtcgtct ggaaggccgt 660
tttctgaccg attggattgt gtataaccgt tttcgtcgtc agctgaccat tagcgtgctg 720
gatattgtgg cgttttttcc gaactatgat attcgtacct atccgattca gaccgcgacc 780
cagctgaccc gtgaagtgta tctggatctg ccgtttatta acgaaaacct gagcccggcg 840
gcgagctatc cgacctttag cgcggcggaa agcgcgatta ttcgtagccc gcatctggtg 900
gattttatta acagctttac catttatacc gatagcctgg cgcgttatgc gtattggggc 960
ggccatctgg tgaacagctt tcgtaccggc accaccacca acctgattcg tagcccgctg 1020
tatggccgtg aaggcaacac cgaacgtccg gtgaccatta ccgcgagccc gagcgtgccg 1080
atttttcgta ccctgagcta tattaccggc ctggataaca gcaacccggt ggcgggcatt 1140
gaaggcgtgg aatttcagaa caccattagc cgtagcattt atcgtaaaag cggcccgatt 1200
gatagcttta gcgaactgcc gccgcaggat gcgagcgtga gcccggcgat tggctatagc 1260
catcgtctgt gccatgcgac ctttctggaa cgtattagcg gcccgcgtat tgcgggcacc 1320
gtgtttagct ggacccatcg tagcgcgagc ccgaccaacg aagtgagccc gagccgtatt 1380
acccagattc cgtgggtgaa agcgcatacc ctggcgagcg gcgcgagcgt gattaaaggc 1440
ccgggcttta ccggcggcga tattctgacc cgtaacagca tgggcgaact gggcaccctg 1500
cgtgtgagct ttaccggccg tctgccgcag agctattata ttcgttttcg ttatgcgagc 1560
gtggcgaacc gtaccggcac ctttcgttat agccagccgc cgagctatgg cctgagcttt 1620
ccgaaaacca tggatgcggg cgaaccgctg accagccgta gctttgcgca taccaccctg 1680
tttaccccga ttacctttag ccgtgcgcag gaagaatttg atctgtatat tcagagcggc 1740
gtgtatattg atcgtattga atttattccg gtgaccgcga cctttgaagc ggaatatgat 1800
ctggaacgtg cgcagaaagt ggtgaacgcg ctgtttacca gcaccaacca gctgggcctg 1860
aaaaccgatg tgaccgatta tcatattgat caggtgagca acctggtggc gtgcctgagc 1920
gatgaatttt gcctggatga aaaacgtgaa ctgagcgaaa aagtgaaaca tgcgaaacgt 1980
ctgagcgatg aacgtaacct gctgcaggat ccgaactttc gtggcattaa ccgtcagccg 2040
gatcgtggct ggcgtggcag caccgatatt accattcagg gcggcgatga tgtgtttaaa 2100
gaaaactatg tgaccctgcc gggcaccttt gatgaatgct atccgaccta tctgtatcag 2160
aaaattgatg aaagcaaact gaaagcgtat acccgttatc agctgcgtgg ctatattgaa 2220
gatagccagg atctggaaat ttatctgatt cgttataac 2259
<210> 10
<211> 753
<212> БЕЛОК
<213> Искусственная последовательность
<220>
<223> Вариант MP589FL
<400> 10
Met Glu Gly Asn Asn Leu Asn Gln Cys Ile Pro Tyr Asn Cys Leu Thr
1 5 10 15
Asn Pro Lys Asp Ile Ile Leu Gly Asp Glu Arg Leu Glu Thr Gly Asn
20 25 30
Thr Val Ala Asp Ile Thr Leu Gly Ile Val Asn Leu Leu Phe Thr Glu
35 40 45
Phe Val Pro Gly Gly Gly Phe Ile Leu Gly Leu Leu Asp Val Ile Trp
50 55 60
Gly Ser Ile Gly Arg Ser Gln Trp Glu Leu Phe Leu Glu Gln Ile Glu
65 70 75 80
Gln Leu Ile Lys Gln Arg Ile Asp Asp Phe Ala Arg Asn Gln Ala Ile
85 90 95
Ser Arg Leu Glu Gly Leu Ser Asp Leu Tyr Lys Thr Tyr Ala Arg Ala
100 105 110
Phe Ser Asp Trp Glu Ala Asp Pro Thr Asn Pro Ala Leu Arg Glu Glu
115 120 125
Met Arg Ile Gln Phe Asn Asp Met Asn Ser Ala Ile Ile Thr Ala Leu
130 135 140
Pro Leu Phe Arg Val Gln Asn Tyr Glu Val Ala Leu Leu Ser Val Tyr
145 150 155 160
Val Gln Ala Ala Asn Leu His Leu Ser Ile Leu Arg Asp Val Ser Val
165 170 175
Phe Gly Glu Arg Trp Gly Tyr Asp Thr Ala Thr Ile Asn Asn Arg Tyr
180 185 190
Ser Asp Leu Thr Ser Leu Ile His Val Tyr Thr Asn His Cys Val Asp
195 200 205
Thr Tyr Asn Gln Gly Leu Arg Arg Leu Glu Gly Arg Phe Leu Thr Asp
210 215 220
Trp Ile Val Tyr Asn Arg Phe Arg Arg Gln Leu Thr Ile Ser Val Leu
225 230 235 240
Asp Ile Val Ala Phe Phe Pro Asn Tyr Asp Ile Arg Thr Tyr Pro Ile
245 250 255
Gln Thr Ala Thr Gln Leu Thr Arg Glu Val Tyr Leu Asp Leu Pro Phe
260 265 270
Ile Asn Glu Asn Leu Ser Pro Ala Ala Ser Tyr Pro Thr Phe Ser Ala
275 280 285
Ala Glu Ser Ala Ile Ile Arg Ser Pro His Leu Val Asp Phe Ile Asn
290 295 300
Ser Phe Thr Ile Tyr Thr Asp Ser Leu Ala Arg Tyr Ala Tyr Trp Gly
305 310 315 320
Gly His Leu Val Asn Ser Phe Arg Thr Gly Thr Thr Thr Asn Leu Ile
325 330 335
Arg Ser Pro Leu Tyr Gly Arg Glu Gly Asn Thr Glu Arg Pro Val Thr
340 345 350
Ile Thr Ala Ser Pro Ser Val Pro Ile Phe Arg Thr Leu Ser Tyr Ile
355 360 365
Thr Gly Leu Asp Asn Ser Asn Pro Val Ala Gly Ile Glu Gly Val Glu
370 375 380
Phe Gln Asn Thr Ile Ser Arg Ser Ile Tyr Arg Lys Ser Gly Pro Ile
385 390 395 400
Asp Ser Phe Ser Glu Leu Pro Pro Gln Asp Ala Ser Val Ser Pro Ala
405 410 415
Ile Gly Tyr Ser His Arg Leu Cys His Ala Thr Phe Leu Glu Arg Ile
420 425 430
Ser Gly Pro Arg Ile Ala Gly Thr Val Phe Ser Trp Thr His Arg Ser
435 440 445
Ala Ser Pro Thr Asn Glu Val Ser Pro Ser Arg Ile Thr Gln Ile Pro
450 455 460
Trp Val Lys Ala His Thr Leu Ala Ser Gly Ala Ser Val Ile Lys Gly
465 470 475 480
Pro Gly Phe Thr Gly Gly Asp Ile Leu Thr Arg Asn Ser Met Gly Glu
485 490 495
Leu Gly Thr Leu Arg Val Ser Phe Thr Gly Arg Leu Pro Gln Ser Tyr
500 505 510
Tyr Ile Arg Phe Arg Tyr Ala Ser Val Ala Asn Arg Thr Gly Thr Phe
515 520 525
Arg Tyr Ser Gln Pro Pro Ser Tyr Gly Leu Ser Phe Pro Lys Thr Met
530 535 540
Asp Ala Gly Glu Pro Leu Thr Ser Arg Ser Phe Ala His Thr Thr Leu
545 550 555 560
Phe Thr Pro Ile Thr Phe Ser Arg Ala Gln Glu Glu Phe Asp Leu Tyr
565 570 575
Ile Gln Ser Gly Val Tyr Ile Asp Arg Ile Glu Phe Ile Pro Val Thr
580 585 590
Ala Thr Phe Glu Ala Glu Tyr Asp Leu Glu Arg Ala Gln Lys Val Val
595 600 605
Asn Ala Leu Phe Thr Ser Thr Asn Gln Leu Gly Leu Lys Thr Asp Val
610 615 620
Thr Asp Tyr His Ile Asp Gln Val Ser Asn Leu Val Ala Cys Leu Ser
625 630 635 640
Asp Glu Phe Cys Leu Asp Glu Lys Arg Glu Leu Ser Glu Lys Val Lys
645 650 655
His Ala Lys Arg Leu Ser Asp Glu Arg Asn Leu Leu Gln Asp Pro Asn
660 665 670
Phe Arg Gly Ile Asn Arg Gln Pro Asp Arg Gly Trp Arg Gly Ser Thr
675 680 685
Asp Ile Thr Ile Gln Gly Gly Asp Asp Val Phe Lys Glu Asn Tyr Val
690 695 700
Thr Leu Pro Gly Thr Phe Asp Glu Cys Tyr Pro Thr Tyr Leu Tyr Gln
705 710 715 720
Lys Ile Asp Glu Ser Lys Leu Lys Ala Tyr Thr Arg Tyr Gln Leu Arg
725 730 735
Gly Tyr Ile Glu Asp Ser Gln Asp Leu Glu Ile Tyr Leu Ile Arg Tyr
740 745 750
Asn
<---
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ИНСЕКТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ | 2016 |
|
RU2740312C2 |
| НОВЫЕ ИНСЕКТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ | 2013 |
|
RU2666914C2 |
| СКОНСТРУИРОВАННЫЕ ПЕСТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ ВРЕДИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ | 2017 |
|
RU2817591C2 |
| СКОНСТРУИРОВАННЫЕ ПЕСТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ ВРЕДИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ | 2017 |
|
RU2816526C2 |
| ИНСЕКТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ | 2015 |
|
RU2747978C2 |
| ИНСЕКТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ | 2019 |
|
RU2810220C2 |
| ИНСЕКТИЦИДНЫЕ БЕЛКИ | 2017 |
|
RU2765304C2 |
| КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ ВРЕДИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ | 2015 |
|
RU2745322C2 |
| ГЕН АХМ1554, КОДИРУЮЩИЙ ДЕЛЬТА-ЭНДОТОКСИН, И СПОСОБЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ | 2016 |
|
RU2755282C2 |
| КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ ВРЕДИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ | 2015 |
|
RU2741833C2 |
Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к выделенной молекуле нуклеиновой кислоты, кодирующей полипептид, обладающий инсектицидной активностью в отношении вредителя из отряда Lepidoptera, а также к содержащей ее ДНК-конструкции, клетке, растению и семени. Также раскрыт выделенный инсектицидный полипептид, обладающий инсектицидной активностью в отношении вредителя из отряда Lepidoptera, способ его получения, а также содержащая вышеуказанный полипептид композиция. Изобретение также относится к применению вышеуказанного полипептида в способе снижения популяции насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera, в способе уничтожения насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera, а также в способе защиты растения от насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera. Изобретение позволяет эффективно бороться с вредителем из отряда Lepidoptera. 12 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 табл., 5 пр.
1. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая полипептид, обладающий инсектицидной активностью в отношении вредителя из отряда Lepidoptera, выбранная из группы, состоящей из:
(a) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9;
(b) молекулы нуклеиновой кислоты, которая кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10;
(c) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, имеющий аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 98% идентична аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10; и
(d) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, где указанный белок является биологически активным вариантом белка с SEQ ID NO: 2, обладающим инсектицидной активностью в отношении соевой совки (Pseudoplusia includens) и последовательность указанного варианта отличается от SEQ ID NO: 2 1-3 аминокислотными остатками.
2. Выделенная молекула нуклеиновой кислоты по п. 1, где указанная нуклеотидная последовательность представляет собой синтетическую последовательность, которая была сконструирована для экспрессии в растении.
3. ДНК-конструкция для экспрессии, содержащая молекулу нуклеиновой кислоты по п. 1, функционально связанную с 5' и 3' регуляторными последовательностями.
4. ДНК-конструкция по п. 3, которая дополнительно содержит молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую гетерологичный полипептид.
5. Клетка-хозяин для экспрессии молекулы нуклеиновой кислоты по п. 1, которая содержит ДНК-конструкцию по п. 3.
6. Клетка-хозяин по п. 5, которая представляет собой бактериальную клетку.
7. Клетка-хозяин по п. 5, которая представляет собой растительную клетку.
8. Трансгенное растение для экспрессии ДНК-конструкции по п. 3, содержащее клетку-хозяина по п. 7.
9. Трансгенное растение по п. 8, где указанное растение выбрано из группы, состоящей из маиса, сорго, пшеницы, капусты, подсолнечника, томата, крестоцветных, разновидностей перца, картофеля, хлопчатника, риса, сои, сахарной свеклы, сахарного тростника, табака, ячменя и масличного рапса.
10. Трансформированное семя для получения трансгенного растения по п. 9, где семя содержит ДНК-конструкцию по п. 3.
11. Выделенный инсектицидный полипептид, обладающий инсектицидной активностью в отношении вредителя из отряда Lepidoptera, выбранный из группы, состоящей из:
(a) полипептида, имеющего аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10;
(b) полипептида, кодируемого нуклеотидной последовательностью, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9;
(c) белка, имеющего аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 98% идентична аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10; и
(d) биологически активного варианта белка, имеющего аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 2, обладающего инсектицидной активностью в отношении соевой совки (Pseudoplusia includens), и последовательность указанного варианта отличается от SEQ ID NO: 2 1-3 аминокислотными остатками.
12. Инсектицидная композиция, обладающая инсектицидной активностью в отношении вредителя из отряда Lepidoptera, содержащая эффективное количество полипептида по п. 11.
13. Композиция по п. 12, где указанная композиция выбрана из группы, состоящей из порошка, дуста, пеллеты, гранулы, распыляемого раствора, эмульсии, коллоидного вещества и раствора.
14. Композиция по п. 13, где указанная композиция получена путем высушивания, лиофилизации, гомогенизации, экстракции, фильтрации, центрифугирования, осаждения или концентрирования культуры клеток Bacillus thuringiensis.
15. Композиция по п. 13, содержащая от 1% до 99% по весу указанного полипептида.
16. Способ снижения популяции насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera, предусматривающий приведение указанной популяции в контакт с инсектицидно эффективным количеством полипептида по п. 11.
17. Способ уничтожения насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera, предусматривающий приведение указанного вредителя в контакт с инсектицидно эффективным количеством полипептида по п. 11 или питание указанного вредителя им.
18. Способ получения полипептида с инсектицидной активностью в отношении насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera, предусматривающий культивирование клетки-хозяина по п. 5 в условиях, при которых экспрессируется молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая полипептид, причем указанная молекула нуклеиновой кислоты выбрана из группы, состоящей из:
(a) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9;
(b) молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующей полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10;
(c) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, имеющий аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 98% идентична аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10, где полипептид обладает инсектицидной активностью; и
(d) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, где указанный белок является биологически активным вариантом белка с SEQ ID NO: 2, обладающим инсектицидной активностью в отношении соевой совки (Pseudoplusia includens), и последовательность указанного варианта отличается от SEQ ID NO: 2 1-3 аминокислотными остатками.
19. Устойчивое к насекомому-вредителю из отряда Lepidoptera растение со стабильно встроенной в его геном ДНК-конструкцией, содержащей нуклеотидную последовательность, которая кодирует белок, обладающий инсектицидной активностью в отношении насекомого-вредителя, выбранного из огневки кукурузной (Ostrinia nubilalis), хлопковой совки (Helicoverpa zea), кукурузной листовой совки (Spodoptera frugiperda), соевой совки (Pseudoplusia includens) или совки бархатных бобов (Anticarsia gemmatalis), где указанная нуклеотидная последовательность выбрана из группы, состоящей из:
(a) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9;
(b) молекулы нуклеиновой кислоты, которая кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10;
(c) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, имеющий аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 98% идентична аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10; и
(d) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, где указанный белок является биологически активным вариантом белка с SEQ ID NO: 2, обладающим инсектицидной активностью в отношении соевой совки (Pseudoplusia includens), и последовательность указанного варианта отличается от SEQ ID NO: 2 1-3 аминокислотными остатками;
где указанный полипептид обладает инсектицидной активностью, где указанная нуклеотидная последовательность функционально связана с промотором, который управляет экспрессией кодирующей последовательности в растительной клетке.
20. Способ защиты растения от насекомого-вредителя из отряда Lepidoptera, предусматривающий введение в указанное растение или его клетку по меньшей мере одного вектора экспрессии, содержащего нуклеотидную последовательность, которая кодирует инсектицидный полипептид, где указанная нуклеотидная последовательность выбрана из группы, состоящей из:
(a) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 9;
(b) молекулы нуклеиновой кислоты, которая кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10;
(c) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, имеющий аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 98% идентична аминокислотной последовательности, выбранной из группы, состоящей из SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8 и SEQ ID NO: 10; и
(d) молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, кодирующую белок, где указанный белок является биологически активным вариантом белка с SEQ ID NO: 2, обладающим инсектицидной активностью в отношении соевой совки (Pseudoplusia includens), и последовательность указанного варианта отличается от SEQ ID NO: 2 1-3 аминокислотными остатками.
| WO 2014138339 A2, 12.09.2014 | |||
| US 2004058860 A1, 25.03.2004 | |||
| WO 2011060009 A2, 19.05.2011 | |||
| WO 9534656 A1, 21.12.1995 | |||
| ERIC C | |||
| BURKNESS et al | |||
| Field Efficacy of Sweet Corn Hybrids Expressing a Bacillus thuringiensis Toxin for Management of Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae) and Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae), Journal of Economic |
