[发明专利]表达CIVPS或内含肽修饰蛋白的转基因植物及其制备方法

说明书

相关申请

本申请是2004年7月7日提交的美国申请10/886,393的继续申请，美国申请10/886,393是2003年1月7日提交的国际申请PCT/US03/00432的继续申请，该国际申请要求2002年1月8日提交的美国临时申请60/346,541的优先权，上述申请的全部内容都并入本申请。

本申请的“序列表”是2010年1月15日完成的，其全部内容都并入本申请。

本申请是国际申请日为2003年1月7日、国际专利申请号为PCT/US2003/000432、中国专利申请号03804121.9、名称为“表达CIVPS或内含肽修饰蛋白的转基因植物及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及表达CIVPS或内含肽修饰蛋白的转基因植物，生产该转基因植物的方法，在植物中表达CIVPS或内含肽修饰蛋白的方法，和包含表达CIVPS或内含肽修饰蛋白的转基因植物的各种产品及其用途。

背景技术

矿物燃料是一种不可再生的资源，因此必须保证在将来有足够的能量和有机饲料供应。转化可持续资源需要新的技术，以构建改良饲料，设计将饲料转化为有用产品的有效方法，和/或设计能有效利用其他替代物质的产品。这种转化有利于，例如减少源于能量生产和使用的污染、减少源于化学制备方法的污染、通过利用可再生自然资源和有机废物而增加可持续性、减少对国外原材料的依赖性和促进与新物质生产有关的当地经济和市场。

植物原料是一种可持续资源，能帮助满足将来对饲料的需求。应用植物作为能源和有机饲料物质有利于现有的大规模农业生产，通过光合作用使用阳光中的能量而将二氧化碳吸收到植物中，并产生更少的环境有害副产品。通过应用光合作用，植物从空气中排除二氧化碳，有利于能量、化学和农产品生产。寻找使这些碳以容易且经济的可利用形式重新有效分布的方法仍然是一种挑战。

用植物生产化学饲料和燃料还处于初级阶段。例如，基于淀粉的原材料可用于生产日用化学品。引起生物转化过程受阻的可用物质和菌株的匮乏，以及对已存在的和预想中的安全性的控制问题，和经济上的不可能导致这些领域发展尤其慢。诸如玉米淀粉之类的非纤维型生物材料与矿物资源相比，在材质上更有优势，但是价格昂贵。相反，纤维素物质，如速生白杨、松树、柳枝、玉米杆、甘蔗渣、废纸浆和城市固体废物在质量和能量上都具有价格优势。但是，由于其复杂结构，纤维质难以加工处理。目前，纤维质需要预处理，包括用强酸、强碱和/或其他用作燃料的物质，如乙醇，或者用作化学产品的物质，如纸产品处理。这些预处理能有效暴露纤维质中的单体亚单位、主要是已糖、戊糖和酚类成分，然后将其剪切并作为物质应用，但价格昂贵。另一个可选择使用的物质是酶，尽管其价格便宜，但更不安全。

重组DNA技术已用于改变微生物以实现物质的低成本生物转化，因此扩大了微生物的应用并增加产品的生产数量。例如已经构建了表达木质纤维素降解酶的植物细胞，虽然由于其结构成分分解，该植物细胞很难分化和生长为完整植物。但是在木质素和纤维素物质和酶的滴度都很低时，它们能分化为完整植物，该植物需要做进一步的处理。将生物物质的预处理和发酵相结合的尝试也碰到了困难，部分原因是由于质量转化限制和发酵有机物干扰。

CIVPS或者内含肽是位于框架内，自我剪切的多肽，其一般是较大前体蛋白分子的一部分。在很多基本方面，CIVPS或者内含肽不同于其他蛋白酶或酶原。与将自身或其他蛋白裂解为数量众多的不连接多肽的其它蛋白酶不同，CIVPS或者内含肽具有在顺式或反式构象中进行裂解和连接的能力。因此，与蛋白酶对蛋白质反应产生的末端裂解相反，CIVPS或者内含肽具有在多个位点裂解和连接生成的蛋白片段的能力。所述裂解需在特定条件下诱导，能应用分子生物学技术工程化。根据文献描述，在啤酒酵母(Sacchromyces cervisiae)(Kane等，Science 250：651；Hirata等，J.Bio.Chem.265：6726(1990))、结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis)(Davis等，J.Bact.173：5653(1991)；Davis等，Cell 71：1(1992))、Thermococcus litoralis(Perler等，PNAS 89：5577(1992))和其它有机体中存在CIVPS或者内含子。

因此，有必要提供一种新的方法以从更容易再生的原料中生产能量，例如通过某种方式修饰植物，使得该植物可以作为能量和化学饲料。

发明概述