WO2004005442A1 - Method for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids comprising at least two double bonds in plants - Google Patents

Method for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids comprising at least two double bonds in plants Download PDF

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WO2004005442A1
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nucleic acid
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fatty acids
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Andreas Renz
Martijn Gipmans
Ivo Feussner
Claudia Krüger
Ellen Hornung
Andrea Porzel
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Basf Plant Science Gmbh
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    • C12P7/6472Glycerides containing polyunsaturated fatty acid [PUFA] residues, i.e. having two or more double bonds in their backbone

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds in eukaryotes, especially in plants, and a process for the production of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated and / or unconjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds.
  • the present invention also relates to a process for the production of conjugated linoleic acid in eurkaryotes, especially in plants, and to a process for the production of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated linoleic acid.
  • the invention further relates to nucleic acid sequences; Nucleic acid constructs, vectors and organisms containing the nucleic acid sequences, nucleic acid constructs and / or vectors.
  • the invention relates to fatty acid mixtures and triglycerides with an increased content of conjugated and / or unconjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, in particular conjugated linoleic acid, and their use.
  • Fatty acids and triglycerides have a large number of applications in the food industry, animal nutrition, cosmetics and in the pharmaceutical sector. Depending on whether it is free fatty acids or triglycerides with an increased content of saturated or unsaturated fatty acids, they are suitable for a wide variety of applications, for example polyunsaturated fatty acids are added to baby food to increase the nutritional value.
  • the various fatty acids and triglycerides are mainly obtained from microorganisms such as Mortierella or Schizochytrium or from oil-producing plants such as soybean, rapeseed, sunflower and others, where they are generally obtained in the form of their triacylglycerides. But they are also advantageously obtained from animals such as fish.
  • the free fatty acids are advantageously produced by saponification.
  • oils with saturated or unsaturated fatty acids are preferred, e.g. In human nutrition, lipids with unsaturated fatty acids, especially polyunsaturated fatty acids, are preferred because they have a positive influence on the cholesterol level in the blood and thus on the possibility of heart disease. They are used in various dietary foods or medications.
  • conjugated unsaturated fatty acids are particularly valuable and sought-after unsaturated fatty acids.
  • Conjugated polyunsaturated fatty acids are rare in nature compared to other polyunsaturated fatty acids. In plants, these conjugated fatty acids only come in individual species such as in the Euphorbiacease such as Aleurites fordii or in Calendula officinalis. There is no natural vegetable source for conjugated linoleic acid (CLA).
  • conjugated fatty acids for example punicic acid or conjugated linoleic acid
  • CLA or other conjugated fatty acids can easily be obtained chemically via an alkaline isomerization from linoleic acid or linolenic acid or oils that contain linoleic acid or linolenic acid.
  • Two reactions are catalyzed by the alkaline isomerization at temperatures of, for example, 180 ° C., on the one hand the hydrolysis of the fatty acid ester bond in the triglycerides and on the other hand the isomerization of the double bonds (WO 99/32604).
  • WO 99/32604 isomerization of the double bonds
  • conjugated linoleic acid by the enzymatic activity of a desaturase is described by Qiu et al., (Plant Physiology, 125, 2001, 847-855).
  • a disadvantage of this activity is that the enzymatic action produces the undesired 8,10-isomer of the conjugated linoleic acid.
  • CLA is presumably a degradation product of linoleic acid on the way to stearidonic acid.
  • WO 99/29886 discloses bacteria for the enrichment of CLA in food and feed.
  • WO 99/32604 describes a linoleate isomerase from Lactobacillus reuteri.
  • the enzyme activity leads to the conversion of linoleic acid into six different isomers of CLA [(cis, trans) -9.11-CLA, (trans, cis) -10.12-CLA, (cis, cis) -9.11-CLA, (cis.cis) - 10,12-CLA, (trans, trans) -9,11-CLA and (trans, trans) -10,12-CLA].
  • the disadvantage of this isomerase is that the yield in the reaction is low and the purity of the CLA is unsatisfactory. This leads to an economically unattractive process.
  • Kepler et al. an isomerase from Butyrivibrio fibrisolvens (Kepler and Tovee, J. Biol. Chem., 1966, 241: 1350) and by Deng et al. one from Propionibacterium acnes (Deng et al., Ist International Conference on CLA, 2001, Alesund, Norway) was described.
  • WO 99/29886 discloses and claims an isomerase from Bifidobacterium.
  • the gene coding for CLA isomerase from Lactobacillus reuteri and Propionibacterium acnes was cloned and could be functionally expressed in prokaryotic microorganisms.
  • Conjugated linoleic acid is an intermediate product of the linoleic acid metabolism in ruminants.
  • CLA is a collective term for positional and structural isomers of linoleic acid, which are characterized by a conjugated double bond system on the carbon atom 8, 9, 10, 11, 12 or 13. Geometric isomers exist for each of these positional isomers, i.e. cis-cis, trans-cis, cis-trans, trans-trans.
  • C18: 2 cis-9, trans-11 and C18: 2 trans-10, cis-12 CLAs which are the most biologically active isomers, are of particular interest because they have been shown to be cancer-preventive in animal experiments, anti-arteriosclerotic act and reduce body fat in humans and animals.
  • CLAs are mainly sold as free fatty acids.
  • CLA CLA-containing animal fats.
  • Fats from ruminant animals such as cattle (Chin, Journal of Food Composition and Ahalysis, 5, 1992: 185-197) and sheep, as well as dairy products, have very high CLA concentrations.
  • Cattle have 2.9 to 8.9 mg / g fat.
  • vegetable oils, margarines and fats from non-ruminant animals have CLA concentrations of only 0.6 to 0.9 mg / g fat.
  • Linoleic acid (18: 2, c9, c12)
  • conjugated linoleic acid reduces body fat in humans and animals or increases the feed turnover per body weight in animals (WO 94/16690, WO 96/06605, WO 97/46230, WO 97/46118).
  • conjugated linoleic acid By administering conjugated linoleic acid, allergies (WO 97/32008), diabetes (WO 99/29317) or cancer can also be positive (Banni, Carcinogenesis, Vol. 20, 1999: 1019-1024, Thompson, Cancer, Res., Vol 57, 1997: 5067-5072).
  • Polyunsaturated fatty acids are also baby food for "increasing the nutritional value" and added as essential building blocks that ensure growth and brain development.
  • CLA has very far-reaching positive nutritional effects.
  • CLA naturally only occurs in significant quantities in ruminants and their products, such as milk, cheese, etc.
  • consumption of meat and dairy products has decreased to reduce the proportion of saturated fatty acids that are considered unhealthy. At the same time, this means a reduction in the intake of "healthy" CLA.
  • conjugated polyenoic acids are not found in significant amounts in animal lipids, whereas in some vegetable oils they mainly occur as cis-trienes or tetraenes.
  • Conjugated octadecatrienoic acids can also be isolated from marine algae such as the green algae Anadyomena stellata. These conjugated polyunsaturated fatty acids have great potential for use in foods, cosmetics and / or pharmaceuticals. For example, calendulic acid is already used as a component in many cosmetics.
  • the task was therefore to provide a corresponding method.
  • This object was achieved by the methods described below, specifically by a method for producing conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two double bonds in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following method steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of from SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 into an organism that produces unsaturated fatty acids; or b) introduction of at least one nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or c) introduction of at least one derivative the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which code for polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or S
  • the conjugated polyunsaturated fatty acids produced in the process according to the invention advantageously contain at least three double bonds.
  • the fatty acids particularly advantageously contain two or three double bonds.
  • further non-conjugated double bonds can also be contained in the fatty acid molecule.
  • the fatty acids produced can contain up to 6 double bonds in the molecule.
  • Fatty acids produced or reacted in the process advantageously have 18 to 22 carbon atoms in the fatty acid chain. Table 1 shows the substrates and the reaction products. C18 fatty acids are advantageously implemented.
  • a preferred reaction product is the triene fatty acid 18: 3 (11E, 13E, 15Z), which is formed by reaction of the fatty acid 18: 3 (9Z, 12Z, 15Z).
  • the configuration of the double bonds was determined by NMR analysis unless otherwise described.
  • An advantageous embodiment of the aforementioned method is a method for the production of conjugated linoleic acid in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following method steps: a) introduction of at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO : 3 or SEQ ID NO: 5 in an organism producing linoleic acid advantageously in an unsaturated fatty acid; or b) introduction of at least one nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or c) introduction of at least one derivative the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which code for polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and at least Have 90% identity
  • Amino acid coding is extended without the enzymatic effect of the polypeptides encoded by the nucleic acids being significantly changed, and f) expression of the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b), (c), (d) or (e) , and if applicable g) if appropriate, cultivation and harvesting of the organism produced according to (a), (b), (c), (d) or (e).
  • nucleic acids are advantageously used in the method according to the invention after their so-called codon usage for expression in eukaryotes has preferably been changed for expression in yeasts. Corresponding modifications have been made and can be seen from the examples.
  • CLA conjugated linoleic acid
  • the oils contained in the organism or the triglycerides contained in the organism are isolated from the organism.
  • the oils and triglycerides can be obtained either from the culture in which they grow or from the field.
  • the further processing In the case of plants, for example, the plant seeds can preferably be pressed or extracted from the plant parts.
  • the oils, fats, lipids and / or free fatty acids can be obtained by cold pressing or cold pressing without the addition of heat by pressing.
  • the seeds pretreated in this way can then be pressed or extracted with solvents such as cold or advantageously warm hexane or cyclohexane.
  • the solvent is then removed again. In this way, more than 96% of the compounds produced in the process can be isolated.
  • the products thus obtained are then processed further, that is to say refined. First, the plant mucilages and turbid substances.
  • degumming can be carried out enzymatically or, for example, chemically / physically by adding acid such as phosphoric acid.
  • the free fatty acids are then removed by treatment with a base, for example sodium hydroxide solution and / or potassium hydroxide solution.
  • the product obtained is washed thoroughly with water to remove the lye remaining in the product and dried.
  • the products are subjected to bleaching with, for example, bleaching earth or activated carbon.
  • the product is deodorized with water vapor, for example.
  • the fatty acids contained in the oil or in the glycerides can subsequently be released by acidic or alkaline hydrolysis using methods known to those skilled in the art.
  • glycolide means a glycerol esterified with one, two or three carboxylic acid residues (mono-, di- or triglyceride). “Glyceride” is also understood to mean a mixture of different glycerides. The glyceride or -
  • Glyceride mixture may contain other additives, e.g. contain free fatty acids, antioxidants, proteins, carbohydrates, vitamins and / or other substances.
  • a “glyceride” in the sense of the method according to the invention is further understood to mean derivatives derived from glycerol.
  • these also include glycerophospholipids and glyceroglycolipids.
  • Glycerophospholipids such as lecithin (phosphatidylcholine), cardiolipin, phosphatidylglycerol, phosphatidylserine and alkylacylglycerophospholipids may be mentioned here by way of example.
  • An embodiment of the invention is therefore oils, lipids or fatty acids or fractions thereof, which have been prepared by the process described above, particularly preferred are oils, lipids or fatty acid compositions which have an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two, advantageously three, double bonds include conjugated linoleic acid and originate from transgenic plants.
  • the lipids advantageously consist essentially of glycerides, which in turn consist essentially of triglycerides.
  • the above-mentioned% data relate to the total amount of the oil, lipids or fatty acid mixtures in the starting organisms and not to other constituents in the organisms.
  • conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds can be produced in eukaryotic organisms such as yeasts, fungi or advantageously plants. In principle, production in non-human animals is also possible.
  • conjugated polyunsaturated fatty acids produced in the process other unsaturated or saturated fatty acids can also be found in the oils. Lipids or fatty acid mixtures can be included.
  • the above weight percentages relate to the total amount of the oil, lipids or fatty acid mixtures and not to other constituents.
  • the method is characterized in that it comprises the following method steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of from SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 into an organism producing unsaturated fatty acids; or b) introduction of at least one nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5% of a eukaryotic codon usage, or c) Introduction of at least one derivative of the nucleic acid sequences claimed under (b), which is extended by at least one codon triplet of the nucleic acid sequences which code for an amino acid, without the enzymatic action of the polypeptides coded by the nucleic acids having been
  • the conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds produced in the aforementioned process are advantageously conjugated linoleic acid.
  • a further embodiment according to the invention relates to a method for producing conjugated linoleic acid with or in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following method steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 in a linoleic acid producing organism; or b) introducing at least one nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5% of a eukaryotic codon usage, or c ) Introduction of at least one derivative of the nucleic acid sequences claimed under (b), which is extended by at least one codon triplet of the nucleic acid sequences which code for an amino acid, without the enzymatic action of the polypeptides encoded by the nucleic acids having been significantly changed, d) expression the nucleic
  • the nucleic acid sequences mentioned in each of the two aforementioned methods under point (b) have the least possible change in the codon usage, since these few changes already have the inventive effect, that is to say enable the expression of the nucleic acid sequences in the eurkaryotic organisms and there the fewer changes to the codon usage that have to be inserted into the sequences, the easier these sequences can be generated in vitro.
  • the changes should advantageously be in a range from 0.5 to 99%, advantageously between 0.5 to 90%, preferably between 1 to 50%, particularly preferably between 1 to 40%, very particularly preferably between 1 to 20% of the entire sequence.
  • These changes are preferably inserted at the amino terminus or 5 'end of the sequences.
  • a change at another point is also possible, for example at the C terminus or within the sequence or at several points within the sequence.
  • the mRNA-instructed process of translation into a protein is influenced by the codon usage of each special organism.
  • the function f (x) -> y, with x from the set of codons, the genetic code, y from the set of amino acids, is noted here, f is a function that maps each codon exactly to an amino acid. This mapping is not unambiguous in the sense of mathematics, that is, several codons code for the same amino acid.
  • the genetic code is called degenerate because some amino acids are encoded by several (synonymous) codons.
  • a specific tRNA does not exist for each codon, modified bases can be incorporated at position one of the anticodon and mismatches are permitted at the third position of the codon in the codon / anticodon complex (Crick's wobble rule).
  • the information content of the three base positions in the codon is not the same, the highest information content applies in position 2, followed by position 1 followed by position 3. Therefore a mutation of the third base in the codon often does not change the amino acid composition, a mutation in the first Base position often leads to the incorporation of an amino acid with similar properties, a mutation of the middle base often causes the incorporation of an amino acid with different properties.
  • codon frequencies vary within a species between different genes, depending on how strongly these genes are to be expressed. In certain genes, a subset of the codons occurs preferentially, depending on the species. As already mentioned, this distortion of the codon frequencies is positively correlated with the gene expression. Possible causes for this distortion of the codon frequencies are the different concentrations of the tRNAs, the maintenance of the maximum elongation rate, the cost of proofreading and different translation rates of the codons etc. This distortion of the codon frequencies is interpreted as a "strategy", the growth rates to optimize.
  • the sequence is advantageously changed in such a way that the codon usage after Start codon is changed in such a way that it is optimally adapted to the codon usage of the eurkaryotic non-human organism used for expression and is thus optimally expressed.
  • This change can advantageously be carried out with the aid of the following primers, the primers I advantageously being used for changing the bifidobacterium sequence (SEQ ID NO: 9) and the primers II advantageously being used for changing the lactobacillus sequence (SEQ ID NO: 11):
  • BBI-Kpnla GGT ACC ATG GGT TAG TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCT
  • LRI-EcoRla GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G (5'Primer)
  • LRI-Xholb CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC
  • SEQ ID NO: 7 propionibacterium sequence
  • SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11 can be found in the sequences SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 12.
  • BBI Bactidobacterium sequence: atgggttactactcctccggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtgttg (modified)
  • nucleic acid sequences described under point (c) advantageously have only one further codon triplet. This leads to an amino acid sequence of the isomerase being extended by one amino acid. In principle, it is also possible to change the sequence without extending the nucleic acid and amino acid sequence. In the present case, the codon GGT was introduced after the start codon ATG by the extension.
  • the ATGG base sequence which is thereby formed is considered to be a consensus sequence which has an advantageous effect on translation, that is to say an advantageous effect on protein synthesis.
  • the organism produced in this way can then advantageously be grown and harvested as described above after cultivation.
  • the oils, lipids and / or fatty acid mixtures contained in the organism can then be isolated and further treated as described.
  • linoleic acid and / or linolenic acid and / or other polyunsaturated C 8 -, C 20 - and / or C 22 fatty acids can advantageously be fed, so that the content of conjugated polyunsaturated is thereby Fatty acids with at least two advantageously three double bonds can advantageously be increased to CLA in the organism or in the culture medium of the organism.
  • the organism produced according to (a), (b) or (c) can then be grown and harvested.
  • SEQ ID NO: 1 and their derivatives are preferably used.
  • Another embodiment of the invention is the use of the aforementioned oil, lipid or fatty acid composition in animal feed, food, cosmetics or pharmaceuticals.
  • the present invention therefore relates to a method for producing a food, dietary supplement, animal feed or pharmaceutical preparation, comprising the addition of a conjugated and / or non-conjugated trans / cis octadecadienoic acid, octadecatrienoic acid, octadecatetraenoic acid, eicosatrienoic acid , Eicosatetraenoic acid, eicosapentaenoic acid, docosatrienoic acid, docosatetraenoic acid, docosapentaenoic acid and / or docosahexaenoic acid for preparation.
  • said trans / cis octadecatrienoic acid has a c9, t11, t10, c12 or 11E, 13E, 15Z configuration.
  • the present invention relates to a process for the production of individual biologically active isomers of the aforementioned fatty acids in advantageous plants.
  • Individual biologically active CLA isomers can preferably be produced.
  • the isomerase gene is advantageous either in unchanged form or in fusion with others
  • Gene fragments expressed so that the protein is either present in the cytosol, in the chloroplast or associated with membranes or is bound to oleosomes can advantageously take place in all parts of the plant, such as roots, stems, leaves, flowers, buds or seeds, advantageously in the seeds of these plants.
  • Two or more of the double bonds in the fatty acid molecules can be conjugated by the enzymatic reaction, two or three double bonds are advantageously conjugated to one another.
  • Linoleic acid is advantageously converted into the c9, t11 or t10, c12-CLA isomer.
  • other double bonds which are not in conjugation can also be present in the fatty acid molecule. In principle, however, all double bonds of a converted fatty acid molecule can also be in conjugation.
  • the conjugated and / or non-conjugated fatty acids thus produced can enter the membranes of the plant cells and / or in various lipids, for example, be incorporated into the triglycerides and stored in the seed oil.
  • the present invention therefore also relates to a food, dietary supplement, animal feed or pharmaceutical preparation containing conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds specifically containing conjugated linoleic acid.
  • Preparations according to the invention are outstandingly suitable as a food or feed additive, e.g. in diets or on animal fattening. They can be used in combination or alone with a reduced calorie intake to support a diet, e.g. to reduce body weight in humans, which also has an advantageous effect on eating habits.
  • the improved utilization of the increased food leads to a reduction in food consumption, which can be particularly advantageous in less developed regions with food shortages or in extreme situations (illnesses, competitive sports).
  • Preparations according to the invention can also be used economically and ecologically advantageously in animal nutrition, in particular for reducing the amount of feed.
  • the conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds especially the conjugated linoleic acid
  • various other saturated or unsaturated fatty acids e.g. Linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid
  • the proportion of the different fatty acids in the oils, lipids or fatty acid mixtures can vary depending on the production process. Every fatty acid pattern is encompassed by the preparation according to the invention, in particular fatty acid patterns which arise in the production of oil from vegetable material. It is preferred that the oils, lipids or fatty acid mixtures contain as little scatter as possible of different fatty acids or that the number of different fatty acids is small.
  • the preparation mentioned contains further additives.
  • additives is understood to mean further additives which are advantageous for nutrition or health, e.g. "Nutrients” or "active ingredients”.
  • the preparation can contain one or more additives for animal or human nutrition or treatment and can be diluted or mixed therewith. Additives can be administered together with or separately from the feed, food, dietary supplement or pharmaceutical.
  • a food, dietary supplement, animal feed or pharmaceutical preparation contains no additives or no amounts of additives which can be considered harmful to animal or human nutrition.
  • “Nutrients” are understood to mean additives which are advantageous for the nutrition of humans or animals.
  • the accessory according to the invention preferably contains therefore vitamins, for example vitamins A, B1, B2, B6, B12, C, D3, and / or E, folic acid, nicotinic acid, pantothenic acid, taurine, carboxylic acids, eg tricarboxylic acids, citrate, isocitrate, trans / cis aconitate , and / or homo-citrate, enzymes, eg phytases, carotenoids, minerals, eg P, Ca, Mg, Mn and / or Fe, proteins, carbohydrates, fats, amino acids and / or trace elements Sn.
  • the preparation can also
  • Active ingredients are understood to mean those substances which support the use of the inventive preparation as a pharmaceutical or whose effect is used to treat diseases, in particular the treatment of cancer, diabetes, AIDS, allergies and cardiovascular diseases (see also below).
  • the preparation according to the invention can also comprise preservatives, antibiotics, antimicrobial additives, antioxidants, chelating agents, inert gases, physiologically acceptable salts, etc.
  • preservatives antibiotics, antimicrobial additives, antioxidants, chelating agents, inert gases, physiologically acceptable salts, etc.
  • the person skilled in the art knows how to add the additives suitable for the particular use as a pharmaceutical, animal feed, food supplement or food additive to the preparation or to determine them by simple tests known in the prior art.
  • antioxidants are also understood to mean antioxidants. Antioxidants are e.g. advantageous to protect the double bonds of the fatty acids from oxidation. However, the general health-promoting effects of antioxidants are also known. For example, ethoxyquin is used as an antioxidant in animal nutrition, otherwise gamma and alpha tocopherols, tocotrienol, rosemary extract, naturally occurring polyphenols, e.g. Flavonoids, isoflavones and carotenoids are used. In a further embodiment, the preparation mentioned contains further polyunsaturated fatty acids (PUFAs).
  • PUFAs polyunsaturated fatty acids
  • fatty acid is understood to mean an unbranched carboxylic acid with an even number of carbon atoms and 12 to 22 advantageously 16 to 22 carbon atoms.
  • unsaturated fatty acid means a fatty acid with at least two double bonds.
  • Conjugated unsaturated fatty acid is understood here to mean an unsaturated fatty acid with at least two advantageously three double bonds which are conjugated to one another.
  • the preparation contains omega-3 fatty acids, e.g.
  • Flavorings can also be added to the preparations mentioned.
  • the preparation can be combined with common food components.
  • common food components include vegetable but also animal products, in particular sugar, optionally in the form of syrups, fruit preparations, such as fruit juices, nectar, fruit pulps, purees or dried fruits; Cereal products and starches of the mentioned cereals; Dairy products such as milk protein, whey, yogurt, lecithin and milk sugar.
  • the preparation according to the invention is suitable for use in animal nutrition and contains e.g. Aggregates.
  • Aggregates are understood to mean substances which serve to improve the product properties, such as dust behavior, flow properties, water absorption and storage stability. Examples of such additives and / or mixtures thereof can be based on sugars e.g. Lactose or maltodextrin, based on cereal or legume products e.g. Corn spindle flour, wheat bran and soybean meal, based on mineral salts, etc. Calcium, magnesium, sodium, potassium salts or based on silicas such as silica gel.
  • oil or fat is understood to mean a fatty acid mixture which contains unsaturated, saturated, preferably esterified fatty acid (s). It is preferred that the oil or fat has a high proportion of unsaturated, conjugated and / or non-conjugated esterified fatty acid (s), in particular conjugated linoleic acid but also other unsaturated fatty acids such as ⁇ -linolenic acid, dihomo- ⁇ -linolenic acid, arachidonic acid, ⁇ - Has linolenic acid, stearidonic acid, eicosatetraenoic acid or eicosapentaenoic acid.
  • the proportion of unsaturated conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated esterified fatty acids with at least two advantageously three double bonds is approximately 30% by weight, more preferred is a proportion of 50% by weight, even more preferred is a proportion of 60 % By weight, 70% by weight, 80% by weight or more.
  • the proportion of fatty acid after conversion of the fatty acids into the methyl esters can be determined by gas chromatography by transesterification.
  • the oil or fat can also contain various other saturated or unsaturated fatty acids, e.g. CLA, palmitic, stearic, linoleic, linolenic, oleic acid etc. included. In particular, depending on the starting organism, especially the starting plant, the proportion of the different fatty acids in the oil or fat can fluctuate.
  • the conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds produced in the process can be found in the eurkaryotic transgenic organisms in the form of their sphingolipids, phosphoglycerides, lipids, glycolipids, phospholipids, monoacylglycerol, diacylglycerol, triacylglycerol or other fatty acid glycerol or in the form of the free fatty acid.
  • the conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids containing at least two advantageously three double bonds and / or further fatty acids can advantageously be obtained from the compounds prepared in the process according to the invention in the presence of an alcohol such as Release and isolate methanol or ethanol or via an enzymatic cleavage, for example by phase separation and subsequent acidification using, for example, H 2 SO 4 .
  • the fatty acids can also be released directly without the workup described above.
  • conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids produced in the process according to the invention are administered with at least two advantageously three double bonds in feed, they can be administered individually or in combination with other substances in the feed, the active compounds e.g. the above-mentioned fatty acids can be administered as pure substance or substance mixtures or liquid or solid extracts together with customary further feed ingredients or other active compounds such as vitamins, carotenoids etc.
  • Examples of common feed ingredients are: maize, barley, wheat, oats, rye, tritale, sorghum, rice and bran, semolina as well as flours of these cereals, soybeans, soy products such as soybean meal, rapeseed, rapeseed meal, cottonseed and extraction meal, sunflower, sunflower extract, sunflower extract , Oilseed expeller, field beans, peas, gluten, gelatin, tapioca, yeast, single cell protein, fish meal, salts, minerals, trace elements, vitamins, amino acids, oils / fats and the like.
  • Advantageous compositions are e.g. in Jeroch, H. et al. Nutrition of farm animals, UTB described.
  • the preparation according to the invention can be provided as a powder, granulate, pellet, extrudate with a coating ("coated") and / or as combinations thereof.
  • the preparation of the animal feed according to the invention is used e.g. to improve product properties such as dust behavior, flow properties, water absorption and storage stability.
  • Such preparations are widely known in the prior art. For example, in animal nutrition Blocks of a solid, cohesive, shape-retaining mass of several kilos are used.
  • Animal nutrition is composed in such a way that the corresponding nutrient requirements for the respective animal species are optimally covered.
  • vegetable feed components such as corn, wheat or barley meal, soybean bean meal, soy extraction meal, linseed meal, rapeseed meal, green meal or pea meal are chosen as raw protein sources. Soybean oil or other animal or vegetable fats are added to ensure an appropriate energy content of the feed. Since the vegetable protein sources only contain an insufficient amount of some essential amino acids, feed is often enriched with amino acids. This is mainly lysine,
  • Methionine and / or threonine are also added.
  • the type and amount of minerals and vitamins added depends on the animal species and is known to the person skilled in the art (see, for example, Jerosch et al., Nutrition of Agricultural Animals, Ulmer, UTB).
  • complete feed can be used that contains all nutrients in a ratio that meets the needs of each other. It is the only animal feed.
  • to one Grain feed from cereals can be given a supplementary feed.
  • the invention further relates to a preparation according to the invention which is a medicament.
  • the medicament produced using the preparation according to the invention can therefore also be used to treat cancer, cardiovascular diseases, e.g. Atherosclerosis (MacDonald, J.J. American College of Nutrition, (2000) 19, 111S-118S), diabetes (WO99 / 29317), allergies and disease-accompanying diets can be used. It is therefore advantageous e.g. the use of the preparation mentioned for accelerated body building, e.g. after an extended illness associated with weight loss, e.g. chemotherapy, and to support or accelerate the recovery process.
  • cardiovascular diseases e.g. Atherosclerosis (MacDonald, J.J. American College of Nutrition, (2000) 19, 111S-118S)
  • diabetes WO99 / 29317)
  • allergies and disease-accompanying diets can be used. It is therefore advantageous e.g. the use of the preparation mentioned for accelerated body building, e.g. after an extended illness associated with weight loss, e.g. chemotherapy, and to support or accelerate the recovery process.
  • the drug may also contain other active ingredients, e.g. the above or others.
  • the active ingredients can be used to treat cancer, cardiovascular diseases, e.g. Atherosclerosis, diabetes, allergies and the support of diets serve or improve the effect of the preparation according to the invention.
  • a drug for the treatment of diabetes can e.g. Contain insulin, sulfonylureas, sulfonamides, lipoic acid, ⁇ -glucosidase inhibitors, thiazolidinediones, metformin and / or acetylsalicylic acid.
  • Cancer diseases are e.g. by adding cytostatics such as vinca alkaloids, alkylating agents such as e.g.
  • immunosuppressants e.g. Cyclophophosphamide and azathioprine, glucocorticoids, such as prednisolone, or cyclosporin treated.
  • HIV infections or AIDS can e.g. can be treated by the administration of reverse transcriptase inhibitors and / or protease inhibitors. Allergies are e.g. treated by stabilizing the mast cells, e.g. by cromoglyxate, by blocking the histamine receptors, e.g.
  • H1 anithistamines or by functional antagonists of the allergy mediators, e.g. with alpha-sympathomimetics, adrenaline, beta2-sympathomimetics, theophylline, ipratropium or glucocorticoids.
  • Cardiovascular diseases are treated with the aid of anticoagulants, ACE inhibitors, cholesterol-lowering agents such as steatins and fibrates, niacin and cholestyramine.
  • the drug may comprise a pharmaceutically acceptable carrier.
  • suitable pharmaceutically acceptable carriers include physiologically acceptable salts, for example phosphate-buffered salt solutions. solutions, water, emulsions such as oil / water emulsions, sterile solutions etc. Sterile solutions can be, for example, aqueous or non-aqueous solutions.
  • Aqueous solutions are, for example, water, alcohol / water solutions, emulsions or suspensions and include sodium chloride solutions, Ringer's dextrose, dextrose and sodium chloride etc.
  • non-aqueous solutions are propylene, glycol, polyethylene glycol, vegetable oils, organic esters, for example ethyl oleate.
  • the medicament can comprise one of the suitable additives mentioned above.
  • Drugs can be administered orally or parenterally (subcutaneously, intravenously, intramuscularly, intraperotoneally) in the usual way. It can also be applied with steam or sprays through the nasopharynx.
  • the dosage depends on the age, condition and weight of the patient as well as the type of application.
  • the daily dose of active substance is between approximately 0.05 and 100 mg / kg body weight when administered orally and between approximately 0.01 and 20 mg / kg body weight when administered parenterally. 0.5 to 50 mg / kg are particularly preferred.
  • the new preparations can be used in the customary pharmaceutical application forms, solid or liquid, e.g. as tablets, film-coated tablets, capsules, powders, granules, dragees, suppositories, solutions, ointments, creams or sprays. These are manufactured in the usual way.
  • the active ingredients can be processed with the usual pharmaceutical auxiliaries such as tablet binders, fillers, preservatives, tablet disintegrants, flow regulators, plasticizers, wetting agents, dispersants, emulsifiers, solvents, retardants, antioxidants and / or propellants (see H. Sucker et al .: Pharmaceuticals Technology, Thieme-Verlag, Stuttgart, 1991).
  • the administration forms obtained in this way contain active substances, including CLA or oil, normally in an amount of 0.1 to 90% by weight.
  • a medicament according to the invention can e.g. are produced by obtaining and formulating raw extracts from plants which contain conjugated polyunsaturated fatty acids such as CLA. Standard manufacturing processes for drugs are well known to those skilled in the art.
  • the amount of conjugated polyunsaturated fatty acids used with at least two advantageously three double bonds, such as trans / cis conjugated linoleic acid must be adjusted.
  • the amount of the aforementioned fatty acids used can e.g. Represent 0.01% or 0.1% of the amount of fat added to the diet. Also preferred are 0.5%, 1%, 2% or 3%, 5% or 10% of the conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds. These quantities can also include other fatty acids.
  • all eukaryotic non-human organisms can be considered as the transgenic organism for the method according to the invention.
  • Microorganisms such as fungi or yeasts or plants such as algae, moss, se, monocotyledons or dicotyledons used, these are advantageously oil-producing organisms. If plants are used in the process, they are advantageously so-called oil fruit plants, fruit plants, useful plants or other plants.
  • nucleic acid used in the method according to the invention [the plural is intended to include the singular for the invention described here and vice versa]
  • nucleic acid according to the invention can in principle be applied to all methods known to the person skilled in the art.
  • the person skilled in the art can use the corresponding textbooks from Sambrook, J. et al. (1989) Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, by FM Ausubel et al. (1994) Current protocols in molecular biology, John Wiley and Sons, by DM Glover et al., DNA Cloning Vol.
  • transformation The transfer of foreign genes into the genome of a plant is called transformation.
  • the methods described for the transformation and regeneration of plants from plant tissues or plant cells for transient or stable transformation are used. Suitable methods are protoplast transformation by polyethylene glycol-induced DNA uptake, the use of a gene cannon, electroporation, the incubation of dry embryos in DNA-containing solution, microinjection and the gene transfer mediated by Agrobacterium.
  • the methods mentioned are described, for example, in B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, published by S.D. Kung and R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 and in Potrykus Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol.
  • the construct to be expressed or the nucleic acid to be expressed is preferably cloned into a vector which is suitable for transforming Agrobacterium tumefaciens, for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711).
  • Agrobacterium tumefaciens for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711).
  • the transformation of plants with Agrobacterium tumefaciens is described, for example, by Höfgen and Willmitzer in Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877.
  • Agrobacteria transformed with an expression vector according to the invention can likewise be used in a known manner to transform plants such as test plants such as Arabidopsis and tobacco or crop plants, in particular oil-containing crop plants such as soybean, peanut, castor bean, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, co coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius), canola, poppy seeds, mustard, hemp, olive, sesame, calendula, punica, evening primrose, mullein, thistle, wild roses, hazelnut, almond, macadamia, avocado, bay leaves, pumpkin, pistachios, borage, Walnut, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, cassava, pepper, tagetes, potato, tobacco, eggplant, tomato, pea, alfalfa, coffee, tea or cocoa bean are used, For example, by bathing wounded leaves or leaf pieces in an agrobacterial solution and then cultivating them in suitable
  • the genetically modified plant cells can be regenerated using all methods known to the person skilled in the art. Appropriate methods can be found in the above-mentioned writings by S.D. Kung and R. Wu, Potrykus or Höfgen and Willmitzer can be found.
  • all eukaryotic organisms which are able to synthesize fatty acids, especially unsaturated fatty acids or are suitable for the expression of recombinant genes are suitable as organisms or host organisms for the nucleic acid according to the invention, the nucleic acid construct or the vector.
  • Examples include plants such as Arabidopsis, Asteraceae such as Calendula or crops such as soybean, peanut, castor oil, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi, for example the genus Mortierella, Saprolegnia or Pythium, yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as crypthecodinium.
  • plants such as Arabidopsis, Asteraceae such as Calendula or crops such as soybean, peanut, castor oil, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean
  • microorganisms such as fungi, for example the genus Mortierella, Saprolegnia or Pythium
  • yeasts such as
  • Organisms which can naturally synthesize oils in large amounts such as fungi such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, safflower, castor bean, calendula, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, are particularly preferred soy, rapeseed, linseed, sunflower, calendula or Saccharomyces cerevisiae.
  • transgenic non-human animals for example C. elegans, are also suitable as host organisms.
  • the nucleic acids used in the method can either lie on a separate plasmid or be integrated into the genome of the host cell.
  • the integration can be random or by recombination such that the native gene or another native gene contained in the nucleic acid construct (see below) is replaced by the inserted copy, whereby the production of the desired compound by the cell is modulated, or by using a gene in trans, so that the gene is functionally linked to a functional expression unit which contains at least one sequence ensuring the expression of a gene and at least one sequence ensuring the polyadenylation of a functionally transcribed gene.
  • the nucleic acids are advantageously introduced into the transgenic organisms such as plants via multi-expression cassettes or constructs for the multiparallel expression of genes. In the case of plants, seed-specific expression is advantageous.
  • the nucleic acids can be used for the genetic engineering modification of a broad spectrum of plants, so that this becomes a better or more efficient producer of one or more products derived from lipids, such as PUFAs specially conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds.
  • PUFAs specially conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds.
  • This improved production or efficiency of the production of a product derived from lipids, such as the aforementioned PUFAs can be brought about by the direct effect of the manipulation or an indirect effect of this manipulation.
  • the use of different divergent, ie different sequences at the DNA sequence level, can also be advantageous, or the use of promoters for gene expression, which enables a different temporal gene expression, for example depending on the maturity level of a seed or oil-storing tissue.
  • genes for enzymes such as desaturase such as for a ⁇ -4-desaturase, a ⁇ -5-desaturase, a ⁇ -6-desaturase and / or a ⁇ -8-desaturase can advantageously be used or elongases such as a ⁇ -5 elongase, a ⁇ -6 elongase and / or ⁇ -9 elongase are introduced into the host organisms.
  • conjudia and / or conjutrien fatty acids for example from linoleic acid, linolenic acid and / or dihomo- ⁇ -uenolenic acid, is particularly advantageously possible from oil seeds such as soya, sunflower, safflower or advantageously linseed, which provide inexpensive and easy access to conjudia and / or allow Konutrien due to their high content of linoleic acid and / or linolenic acid.
  • rapeseed which has a high oleic acid content
  • a further enzymatic activity ( ⁇ -12-desaturase) must be introduced into the plant in addition to the isomerase.
  • Another aspect of the invention is an isolated nucleic acid sequence which codes for a polypeptide with isomerase activity, selected from the group: h) a nucleic acid sequence with the one in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or
  • SEQ ID NO: 5 sequence or i) a nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or j) derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, for polypeptides with that shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 Encode amino acid sequences and have at least 90% identity at the amino acid level, or k) a nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5%, advantageously at least 1, 2, 3 or 5%, preferably at least 6, 7, 8, 9 or 10%, particularly preferably at least 20, 30, 40 or 50%, very particularly preferably at least 60, 70, 80 or 90% of
  • nucleic acid sequences claimed under (d) which by at least one, advantageously at least 2, preferably at least 3, particularly preferably at least 4, very particularly preferably at least 5-
  • Codon triplets are advantageously extended at the 5 'end of the nucleic acid sequences which code for an amino acid, without the enzymatic action of the polypeptides encoded by the nucleic acids having been significantly changed.
  • derivatives or functional derivatives of the sequence mentioned in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 are to be understood, for example, as allelic variants which have at least 90% homology at the derived amino acid level, preferably at least 95% homology, particularly preferably at least 96, 97 or 98% homology, very particularly preferably 99; 99.5; 99.6; 99.7; 99.8; 99.9 or have 99.95% homology.
  • the homology was calculated over the entire amino acid or nucleic acid sequence range.
  • the PileUp program was used for sequence comparisons (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5 1989: 151-153) or the programs Gap and BestFit [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48; 443-453 (1970) and Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2; 482-489 (1981)], which are contained in the GCG software package [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] The sequence homology values given above in percent were determined with the program BestFit over the entire sequence range with the following settings: gap weight: 8, length weight: 2.
  • amino acid sequences derived from the nucleic acids mentioned can be found in sequence SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6.
  • Allelic variants include, in particular, functional variants which can be deleted, inserted or substituted by Nucleotides from the in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 can be obtained, the enzymatic activity of the derived synthesized proteins and the eukaryotic codon usage being retained.
  • DNA sequences can be derived from the DNA sequences described in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or parts of these sequences, for example using conventional hybridization methods or the PCR technique from other organisms isolate as mentioned above. These DNA sequences hybridize to the sequences mentioned under standard conditions. For the hybridization, short oligonucleotides, for example of the conserved regions, which can be determined by comparison with other isomerase genes known to the person skilled in the art, are advantageously used. However, longer fragments of the nucleic acids according to the invention or the complete sequences can also be used for the hybridization.
  • RNA hybrids are approx. 10 ° C lower than that of DNA: RNA hybrids of equal length. Standard conditions are understood to mean conditions as disclosed in this description above.
  • the nucleic acid sequences mentioned under point (b) advantageously have the least possible change in the codon usage, since these few changes already have the inventive effect, that is to say the expression of the nucleic acid sequences in the eurkaryotic organisms and the fewer changes in the codon -usage must be inserted into the sequences, the easier it is to generate these sequences in vitro.
  • the changes should advantageously be in a range from 0.5 to 99%, advantageously between 0.5 to 90%, preferably between 1 to 50%, particularly preferably between 1 to 40%, very particularly preferably between 1 to 20% of the entire sequence lie. These changes are preferably inserted at the amino terminal end or 5 'end of the sequences. It is also a change is possible elsewhere, for example at the C-terminus or within the sequence or at several locations within the sequence.
  • the mRNA-instructed process of translation into a protein is influenced by the codon usage of each special organism.
  • the function f (x) -> y, with x from the set of codons, the genetic code, y from the set of amino acids, is noted here, f is a function that maps each codon exactly to one amino acid. This mapping is not unambiguous in the sense of mathematics, that is, several codons code for the same amino acid.
  • the genetic code is called degenerate because some amino acids are encoded by several (synonymous) codons.
  • a specific tRNA does not exist for each codon, modified bases can be incorporated at position one of the anticodon and mismatches are permitted at the third position of the codon in the codon / anticodon complex (Crick's wobble rule).
  • the information content of the three base positions in the codon is not the same, the highest information content applies in position 2, followed by position 1 followed by position 3. Therefore a mutation of the third base in the codon often does not change the amino acid composition, a mutation in the first base position often leads to the incorporation of an amino acid with similar properties, a mutation of the middle base often causes the incorporation of an amino acid with different properties.
  • codon frequencies vary within a species between different genes, depending on how strongly these genes are to be expressed. In certain genes, a subset of the codons occurs preferentially, depending on the species. As already mentioned, this distortion of the codon frequencies is positively correlated with the gene expression. Possible causes for this distortion of the codon frequencies are the different concentrations of the tRNAs, the maintenance of the maximum elongation rate, the costs for proofreading as well as different translation rates of the codons etc. This distortion of the codon frequencies is interpreted as a "strategy" which Optimize growth rates.
  • the sequence is advantageously changed in a transgenic (host) organism in such a way that the codon usage changes the start codon is changed in such a way that it is optimally adapted to the codon usage of the eurkaryotic non-human organism used for expression and is thereby optimally expressed.
  • This change can advantageously be carried out with the aid of the following primers, the primer I advantageously being used for changing the bifidobacterium sequence (SEQ ID NO: 9) and the primer II advantageously for changing the lactobacillus sequence (SEQ ID NO: 11) become:
  • BBI-Xholb CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG (3'Primer)
  • LRI-EcoRla GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G (5'Primer)
  • LRI-Xholb CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC ( 3 'primer)
  • the primer used to change SEQ ID NO: 7 can be found in the examples.
  • the corresponding amino acid sequences of the sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11 can be found in the sequences SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 12.
  • This change in codon usage inserts an additional amino acid into the amino acid sequences (see SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6), but the other amino acid sequence is retained.
  • an interface is inserted into the nucleic acid (s) for a restriction enzyme.
  • BBI Bactedobacterium sequence
  • atgggttactactcctccggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtgttg (modified) atg - tactacagcagcggcaactatgaggcgtttgcccgtccgaagaagccagccggcgtag (original)
  • LRI (Lactobacillus sequence): atgggttactactccaacggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtg (modified) atg - tattattcaaacgggaattatgaagcctttgctcgaccaaagaagcctgctggcg .. (original).
  • nucleic acid sequences described under point (c) advantageously have only one further codon triplet. This leads to an amino acid sequence of the isomerase which is extended by one amino acid.
  • an extension for a restriction enzyme was inserted into the sequence.
  • this interface can also be inserted outside the coding sequence.
  • Another embodiment of the invention is an amino acid sequence encoded by the aforementioned nucleic acid sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, or SEQ ID NO: 5 or their aforementioned derivatives. These amino acid sequences can be found in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or.
  • Derivatives in the process according to the invention or to the nucleic acid according to the invention include, for example, functional homologs of the enzymes encoded by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or their enzymatic activity, i.e. To understand enzymes which catalyze the same enzymatic reactions as the enzyme encoded by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5. These genes also enable advantageous production of unsaturated conjugated fatty acids.
  • nucleic acid sequences or fragments thereof used in the method according to the invention can advantageously be used to isolate further genomic sequences via homology screening.
  • the derivatives mentioned can be isolated, for example, from other organisms such as rumen rumen microorganisms, the intestines of other animals or from starter cultures of dairy products or silages.
  • Advantageous derivatives or homologs can be microorganisms such as fungi, yeasts, protozoa or bacteria such as gram-negative or gram-positive bacteria, preferably from gram-positive bacteria such as, for example, from the genera Propionibacterium, Lactococcus, Bifidobacterium or Lactobacillus, particularly preferably from the genera Isolate Lactobacillus or Bifidobacterium.
  • microorganisms such as fungi, yeasts, protozoa or bacteria such as gram-negative or gram-positive bacteria, preferably from gram-positive bacteria such as, for example, from the genera Propionibacterium, Lactococcus, Bifidobacterium or Lactobacillus, particularly preferably from the genera Isolate Lactobacillus or Bifidobacterium.
  • derivatives or functional derivatives of the sequence mentioned in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 mean, for example, allelic variants which have at least 90% homology at the derived amino acid level, preferably at least 95% homology, particularly preferably at least 96, 97 or 98% homology, very particularly preferably 99; 99.5; 99.6; 99.7; 99.8; 99.9 or 99.95% homology.
  • the homology was calculated over the entire amino acid or nucleic acid sequence range.
  • the PileUp program was used for sequence comparisons (J. Mol.
  • amino acid sequences derived from the nucleic acids mentioned can be found in sequence SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6.
  • Allelic variants include in particular functional variants which are characterized by Deletion, insertion or S Substitution of nucleotides from the sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 can be obtained, the enzymatic activity of the derived synthesized proteins and the eukaryotic codon usage being retained.
  • DNA sequences can be derived from the DNA sequences described in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or parts of these sequences, for example using conventional hybridization methods or the PCR technique from other organisms isolate as mentioned above. These DNA sequences hybridize to the sequences mentioned under standard conditions. For the hybridization, short oligonucleotides, for example of the conserved regions, which can be determined by comparison with other isomerase genes known to the person skilled in the art, are advantageously used. However, longer fragments of the nucleic acids according to the invention or the complete sequences can also be used for the hybridization.
  • RNA hybrids are approx. 10 ° C lower than that of DNA: RNA hybrids of equal length.
  • DNA hybrids are advantageously 0.1 ⁇ SSC and temperatures between approximately 20 to 45 ° C., preferably between approximately 30 to 45 ° C.
  • DNA: RNA hybrids the hybridization Conditions advantageous at 0.1 x SSC and temperatures between about 30 to 55 ° C, preferably between about 45 to 55 ° C.
  • These specified temperatures for the hybridization are, for example, calculated melting temperature values for a nucleic acid with a length of approx. 100 nucleotides and a G + C content of 50% in the absence of formamide.
  • the experimental conditions for DNA hybridization are described in relevant textbooks of genetics such as Sambrook et al., "Molecular Cloning", Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, and can be made according to formulas known to the person skilled in the art, for example depending on the length of the nucleic acids, the type of hybrid or the G + C content. The person skilled in the art can obtain further information on hybridization from the following textbooks: Ausubel et al.
  • derivatives include homologs of the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, for example advantageously prokaryotic homologs, shortened sequences, single-stranded DNA of the coding and non-coding DNA sequence or RNA of the coding and non-coding DNA Understand sequence.
  • homologs of the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 are to be understood as derivatives such as promoter variants. These variants can be changed by one or more nucleotide exchanges, by insertion (s) and / or deletion (s), but without the functionality or effectiveness of the promoters being impaired.
  • the effectiveness of the promoters can be increased by changing their sequence, or completely replaced by more effective promoters, including organisms of other species.
  • Derivatives are also advantageously to be understood as variants whose nucleotide sequence in the range from -1 to -2000 before the start codon has been changed such that the gene expression and / or the protein expression is changed, preferably increased. Derivatives are also to be understood as variants that have been changed at the 3 'end.
  • the isomerase gene can advantageously be combined in the process according to the invention with other genes of fatty acid biosynthesis.
  • the combination with a ⁇ -12 desaturase is particularly advantageous.
  • Derivatives of the amino acid sequences according to the invention are to be understood as proteins which have an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or a substitution, inversion, insertion or deletion of one or more amino acid residues Available sequence contain, wherein the enzymatic activity of the proteins shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 is retained or is not changed significantly. These not significantly modified proteins are therefore still enzymatically active, that is, functional nell.
  • Not significantly changed means all enzymes which still have at least 10%, preferably 20%, particularly preferably 30% of the enzymatic activity of the starting enzyme. Or their enzymatic activity is increased by at least 10%, preferably by 50%, particularly preferably by at least 100%, compared to the starting enzyme or the starting amino acid sequence.
  • certain amino acids can be replaced by those with similar physicochemical properties (space filling, basicity, hydrophobicity, etc.).
  • arginine residues are exchanged for lysine residues, valine residues for isoleucine residues or aspartic acid residues for glutamic acid residues.
  • one or more amino acids can also be interchanged, added or removed in their order, or several of these measures can be combined with one another.
  • nucleic acid constructs or fragments used in the method according to the invention are to be understood as sequences which contain at least one of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or which are the result of the genetic code by back-translation can be derived from SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or contain derivatives of the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 and which advantageously with one or more regulation signals were functionally linked to increase gene expression.
  • these regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind and thus regulate the expression of the nucleic acid.
  • the natural regulation of these sequences may still be present before the actual structural genes and may have been genetically modified so that the natural regulation has been switched off and the expression of the genes increased.
  • These modified promoters can also be placed in front of the natural gene to increase activity.
  • the gene construct can also advantageously contain one or more so-called “enhancer sequences” functionally linked to the promoter, which enable increased expression of the nucleic acid sequence. Additional advantageous sequences, such as further regulatory elements or terminators, can also be inserted at the 3 'end of the DNA sequences.
  • the isomerase gene or the isomerase genes can be contained in one or more copies in the gene construct.
  • Advantageous regulatory sequences for the method according to the invention are, for example, in promoters such as cos, tac, trp, tet, trp-tet, Ipp, lac, Ipp-lac, lacl q " 'T7, T5- , T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, ⁇ -P R - or in the ⁇ -P L promoter, which are advantageously used in gram-negative bacteria and advantageously for the multiplication of nucleic acid in these organisms can be used.
  • promoters such as cos, tac, trp, tet, trp-tet, Ipp, lac, Ipp-lac, lacl q " 'T7, T5- , T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, ⁇ -P R - or in the ⁇ -P L promoter, which are advantageously used in gram-negative bacteria and advantageously for
  • Partial regulatory sequences are, for example, in the gram-positive promoters amy and SPO2, in the yeast or fungal promoters ADC1, MF ⁇ , AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH or in the plant promoters such as CaMV / 35S [Franck et al., 1980, Cell 21: 285-294], PRP1 [Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, Iib4, STLS1, B33, nos or in the ubiquitin promoter.
  • plant promoters are, for example, one that can be induced by benzenesulfonamide (EP 388186), one that can be induced by tetracycline (Gatz et al., (1992) Plant J. 2, 397-404), one that can be induced by abscisic acid (EP335528) or one by ethanol or cyclohexanone inducible (WO9321334) promoter.
  • Further plant promoters are, for example, the promoter of the cytosolic FBPase from potato, the ST-LSI promoter from potato (Stockhaus et al., EMBO J.
  • the promoter of the phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferase from Glycine max can advantageously be used.
  • Plant promoters which ensure expression in tissues or parts of plants in which fat biosynthesis or its precursors take place are particularly advantageous. Promoters which ensure seed-specific expression, such as the usp promoter, the LEB4 promoter, the phaseolin promoter or the napin promoter, should be mentioned in particular. In principle, all natural promoters with their regulatory sequences such as those mentioned above can be used for the method according to the invention. In addition, synthetic promoters can also be used advantageously.
  • SEQ ID NO: 1 SEQ ID NO: 3 and / or SEQ ID NO: 5
  • These genes can be under separate regulation or under the same regulatory region as the isomerase genes used in the method according to the invention. These genes are, for example, further biosynthesis genes advantageously in fatty acid biosynthesis.
  • the isomerase genes are advantageously used in the same nucleic acid construct as the other genes.
  • nucleic acid constructs according to the invention are advantageously inserted into a vector such as, for example, a plasmid, a phage or other DNA, which optimally expresses the genes in the host allows.
  • a vector such as, for example, a plasmid, a phage or other DNA, which optimally expresses the genes in the host allows.
  • Suitable plasmids are, for example, in E.
  • plasmids mentioned represent a small selection of the possible plasmids. Further plasmids are well known to the person skilled in the art and can be found, for example, in the book Cloning Vectors (Eds. Pouwels PH et al. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985,
  • vectors are also understood to mean all other vectors known to the person skilled in the art, such as phages, viruses such as SV40, CMV, baculovirus, adenovirus, transposons, IS elements, phasmids, phagemids, cosmids, linear or circular DNA. These vectors can be replicated autonomously in the host organism or can be replicated chromosomally. Chromosomal replication is preferred.
  • vectors e.g. recombinant expression vectors which contain at least one nucleic acid molecule used in the method according to the invention, and host cells into which these vectors have been introduced, in particular eukaryotic microorganisms, plant cells, plant tissues, plant organs or whole plants.
  • a host cell can store the conjugated and non-conjugated polyunsaturated fatty acids produced with at least two advantageously three double bonds; the cells are harvested to isolate the desired compound.
  • the compound (oils, lipids, triacylglycerides, fatty acids) can then be isolated from the medium or the host cell which contain or store the abovementioned polyunsaturated fatty acids, most preferably cells from storage tissues, such as in plants from cells of seed shells, tubers , Epidermal and sperm cells.
  • Yet another aspect of the invention relates to a genetically modified plant, preferably an oil fruit plant, as mentioned above, particularly preferably a linseed, sunflower, cotton or safflower body, into which an isomerase gene has been introduced.
  • the genome of linseed, rapeseed, soybean, sunflower, cotton or safflower has been changed as a transgene by introducing an isomerase gene which codes for a wild-type or mutated isomerase sequence.
  • flax, sunflower, soybean or safflower is also used to produce a desired compound, such as lipids and fatty acids, with triene and / or dienes being particularly preferred and CLA being particularly preferred.
  • the vector advantageously contains at least one copy of the nucleic acid sequence used in the method according to the invention and / or the nucleic acid construct according to the invention.
  • nucleic acid sequences or homologous genes can be incorporated, for example, into a nucleic acid fragment or into a vector which preferably contains the regulatory gene sequences assigned to the respective genes or promoter activity acting in an analogous manner.
  • those regulatory sequences are used which increase gene expression.
  • nucleic acid fragments for the expression of the further genes contained additionally contain 3 'and / or 5' terminaie regulatory sequences for increasing the expression, which are selected depending on the selected host organism and gene or genes for optimal expression.
  • transgenic organism these regulatory sequences are intended to enable targeted expression of the genes and protein expression.
  • this can mean, for example, "that the gene is only expressed and / or overexpressed after induction, or that it is immediately expressed and / or overexpressed.
  • the regulatory sequences or factors can preferably have a positive influence on the gene expression of the introduced genes and thereby increase it.
  • the regulatory elements can advantageously be strengthened at the transcription level by using strong transcription signals such as promoters and / or "enhancers".
  • an increase in translation is also possible, for example, by improving the stability of the mRNA.
  • This linear DNA can consist of a linearized plasmid or only of the nucleic acid fragment as a vector or the nucleic acid sequence used in the method according to the invention.
  • the nucleic acid sequence (the singular should also include the plural for the present description) is advantageously cloned together with at least one reporter gene into a nucleic acid construct which is introduced into the genome.
  • This reporter gene should enable easy detection via a growth, fluorescence, chemo, bioluminescence or resistance assay or via a photometric measurement.
  • These genes enable the transcription activity and thus the expression of the genes to be measured and quantified easily. This enables genome sites to be identified that show different productivity. Furthermore, successful transformations can advantageously be identified with these reporter genes.
  • a nucleic acid construct for plants preferably contains regulatory sequences which can control the gene expression in plant cells and are operably linked so that each sequence can fulfill its function, such as termination of the transcription, for example polyadenylation signals.
  • Preferred polyadenylation signals are those derived from Agrobacterium tumefaciens-t-DNA, such as gene 3 of the Ti plasmid pTiACH ⁇ (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984) 835ff.) Known as octopine synthase or functional equivalents thereof, but all other terminators that are functionally active in plants are also suitable.
  • a plant expression cassette preferably contains other functionally linked sequences, such as translation enhancers, for example the overdrive sequence, which is the 5'-untranslated leader sequence from tobacco mosaic virus which contains the protein / RNA Ratio increased (Gallie et al., 1987, Nucl. Acids Research 15: 8693-8711).
  • translation enhancers for example the overdrive sequence, which is the 5'-untranslated leader sequence from tobacco mosaic virus which contains the protein / RNA Ratio increased (Gallie et al., 1987, Nucl. Acids Research 15: 8693-8711).
  • Plant gene expression must be operably linked to a suitable promoter that performs gene expression in a timely, cell or tissue specific manner.
  • useful promoters are constitutive promoters (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), such as those derived from plant viruses, such as 35S CAMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (see also US 5352605 and WO 84/02913) or plant promoters, such as that of the small subunit of the Rubisco described in US 4,962,028.
  • telomeres are targeting sequences which are necessary for the control of the gene product into its corresponding cell compartment (see an overview in Kermode, Grit. Rev. Plant Sei. 15, 4 (1996) 285 -423 and references cited therein), for example in the vacuole, the cell nucleus, all types of plastids, such as amyloplasts, chloroplasts, chromoplasts, the extracellular space, the mitochondria, the endoplasmic reticulum, oil bodies, peroxisomes and other compartments of plant cells.
  • plastids such as amyloplasts, chloroplasts, chromoplasts, the extracellular space, the mitochondria, the endoplasmic reticulum, oil bodies, peroxisomes and other compartments of plant cells.
  • Plant gene expression can also be facilitated as described above using a chemically inducible promoter (see an overview in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Bio!., 48: 89-108).
  • Chemically inducible promoters are particularly suitable if it is desired that the gene expression be carried out in a time-specific manner. Examples of such promoters are a salicylic acid-inducible one Promoter (WO 95/19443), a tetracycline-inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) and an ethanol-inducible promoter.
  • Promoters that react to biotic or abiotic stress conditions are also suitable promoters, for example the pathogen-induced PRP1 gene promoter (Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993) 361-366), the heat-inducible hsp80-
  • Suitable promoters are the Napingen promoter from rapeseed (US 5,608,152), the USP promoter from Vicia faba (Baeumlein et al., Mol Gen Genet, 1991, 225 (3): 459-67), the oleosin promoter from Arabidopsis ( WO 98/45461), the phaeolin promoter from Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), the Bce4 promoter from Brassica (WO
  • legumin B4 promoter (LeB4; Baeumlein et al., 1992, Plant Journal, 2 (2): 233-9) and promoters which promote seed-specific expression in monocot plants, such as maize, Bring barley, wheat, rye, rice, etc.
  • Suitable noteworthy promoters are the barley lpt2 or lpt1 gene promoter (WO 95/15389 and WO 95/23230) or those described in WO 99/16890
  • Promoters which bring about plastid-specific expression are also particularly suitable, since plastids are the compartment in which the precursors and some end products of lipid biosynthesis are synthesized.
  • Suitable promoters such as the viral RNA polymerase promoter, are described in WO 95/16783 and
  • nucleic acid sequences used in the methods according to the invention can also be introduced into an organism alone. If, in addition to the nucleic acid sequence according to the invention, further genes are to be introduced into the organism, they can all be introduced into the organism together with a reporter gene in a single vector or each individual gene with a reporter gene in one vector, the different vectors being carried out simultaneously or successively can be introduced.
  • the host organism advantageously contains at least one copy of the nucleic acid sequence and / or the nucleic acid construct.
  • nucleic acids according to the invention can in principle be carried out by all methods known to the person skilled in the art.
  • transformation The transfer of foreign genes into the genome of a plant is called transformation.
  • the methods described for the transformation and regeneration of plants from plant tissues or plant cells for transient or stable transformation are used. Suitable methods are protoplast transformation by polyethylene glycol-induced DNA uptake, the use of a gene cannon, electroporation, the incubation of dry embryos in DNA-containing solution, microinjection and the gene transfer mediated by Agrobacterium. The methods mentioned are described, for example, in B. Jenes et al., Techniques for Gene
  • the construct to be expressed is preferably cloned into a vector which is suitable for transforming Agrobacterium tumefaciens, for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711).
  • Agrobacterium tumefaciens for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711).
  • the transformation of plants with Agrobacterium tumefaciens is described, for example, by Höfgen and Willmitzer in Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877.
  • Agrobacteria transformed with an expression vector according to the invention can also be used in a known manner to transform plants such as test plants such as Arabidopsis or crop plants, in particular oil-containing crop plants such as soybean, peanut, castor bean, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, Dyer safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean can be used, for example by bathing wounded leaves, leaf pieces, hypocotyl pieces or roots in an agrobacterial solution and then cultivating them in suitable media. Using the Invitrogen GATE-WAY system for cloning, no more suitable interfaces in the vector are necessary.
  • the genetically modified plant cells can be regenerated using all methods known to the person skilled in the art. Appropriate methods can be found in the above-mentioned writings by S.D. Kung and R. Wu, Potrykus or Höfgen and Willmitzer can be found.
  • each of the nucleic acids used in the method which code for the isomerase and / or the advantageous ⁇ -12-desaturase, should be expressed under the control of its own, preferably a different promoter , since repeating sequence motifs can lead to instability of the T-DNA or to recombination events earlier.
  • the expression cassette is advantageously constructed in such a way that a promoter is followed by a suitable interface for inserting the nucleic acid to be expressed, advantageously in a polylinker, and then optionally a terminator behind the polylinker.
  • This sequence is repeated several times, preferably three, four or five times, so that up to five genes are brought together in one construct and can thus be introduced into the transgenic plant for expression.
  • the sequence is advantageously repeated up to two or three times.
  • the nucleic acid sequences are inserted for expression via the suitable interface, for example in the polylinker behind the promoter.
  • Each nucleic acid sequence advantageously has its own promoter and possibly its own terminator. However, it is also possible to insert several nucleic acid sequences behind a promoter and possibly in front of a terminator.
  • the insertion point or the sequence of the inserted nucleic acids in the expression cassette is not of crucial importance, i.e.
  • a nucleic acid sequence can be inserted at the first or last position in the cassette without the expression being significantly influenced thereby.
  • Different promoters such as the USP, LegB4, DC3 or the ubiquitin promoter and different terminators can advantageously be used in the expression cassette.
  • the transcription of the introduced genes should advantageously be terminated by suitable terminators at the 3 'end of the introduced biosynthesis genes (behind the stop codon).
  • suitable terminators at the 3 'end of the introduced biosynthesis genes can be used e.g. the OCS1 terminator.
  • different terminator sequences should be used for each gene.
  • Suitable organisms or host organisms for the nucleic acids, nucleic acid constructs or vectors used in the method according to the invention are, in principle, all eukaryotic organisms, as have already been mentioned, which are able to synthesize fatty acids, especially unsaturated fatty acids or are suitable for the expression of recombinant genes.
  • Examples include plants such as Arabidopsis, branches raceae such as Calendula, Punicaceae such as Punica granatum or crops such as soybean, peanut, castor oil, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi, for example the genus Mortierella, Saprolegnia or Pythium Yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as Crypthecodinium.
  • plants such as Arabidopsis, branches raceae such as Calendula, Punicaceae such as Punica granatum or crops such as soybean, peanut, castor oil, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean
  • microorganisms such as fungi,
  • Organisms which can naturally synthesize oils in large quantities such as fungi such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum, or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, safflower, castor bean, flax, calendula, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae are preferred. Soybeans, rapeseed, sunflower, safflower, flax, calendula or Saccharomyces cerevisiae are particularly preferred.
  • transgenic animals for example C. elegans, can also be used as host organisms.
  • Transgenic in the sense of the invention means that the nucleic acids or nucleic acid constructs used in the method are not in their natural position in the genome of an organism, and the nucleic acids can be expressed homologously or heterologously.
  • transgene also means that the nucleic acids or expression cassettes are in their natural place in the genome of an organism, but that the sequence has been changed compared to the natural sequence and / or that the regulatory sequences, the natural sequences, have been changed.
  • Transgenic is preferably understood to mean the expression of the nucleic acids according to the invention at a non-natural location in the genome, i.e. homologous or preferably heterologous expression of the nucleic acids is present.
  • transgenic organisms are the above-mentioned transgenic plants, preferably oil crop plants which contain large amounts of lipid compounds, such as oilseed rape, evening primrose, hemp, diesel, peanut, canola, flax, soybean, safflower, sunflower, borage, or plants such as
  • Particularly preferred plants according to the invention are oil fruit plants such as soybean, peanut, rapeseed, canola, flax, hemp, evening primrose, sunflower, safflower, trees (oil palm, coconut).
  • nucleic acid sequences used in the process according to the invention or the nucleic acid construct for the production of transgenic eukaryotic organisms or transgenic plants is therefore also part of the subject matter of the invention.
  • a nucleic acid sequence selected from the group is advantageously used for the production of transgenic eukaryotic organisms or transgenic plants: a) nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, or b) nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerate genetic code, or c) derivatives of those in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which encode polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and have at least 90% identity at the amino acid level , without the enzymatic action of the polypeptides being significantly changed, or d) a nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ
  • Another object of the invention is a process for the production of fatty acid mixtures with an increased unsaturated fatty acid content, characterized in that at least one nucleic acid sequence described above or at least one nucleic acid construct or vector is brought into a preferably oil-producing organism, attracts this organism and isolates the oil and / or triglyceride contained in the organism and releases the fatty acids contained in the oil and / or triglyceride.
  • a process for the preparation of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds characterized in that at least one nucleic acid sequence described above or at least one nucleic acid construct or brings a vector into an oil producing organism, attracts this organism and isolates the oil contained in the organism is one of the objects of the invention.
  • Both methods advantageously enable the synthesis of fatty acid mixtures or triglycerides with an increased content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds. Since this does not occur naturally in plants, they are from the Plants resulting oils, lipids and / or fatty acid mixtures new. The same applies to other eukaryotic organisms.
  • organisms for the processes mentioned are plants such as arabidopsis, soybean, peanut, castor bean, sunflower, maize, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, dyed savannah (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi Mortierella, Saprolegnia or Pythium Yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as Crypthecodinium.
  • plants such as arabidopsis, soybean, peanut, castor bean, sunflower, maize, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, dyed savannah (Carthamus tinctorius) or cocoa bean
  • microorganisms such as fungi Mortierella, Saprolegnia or Pythium Yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as Crypthecodin
  • fungi such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, savory, castor bean, calendula, punica, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, soya, rape, sunflower, calendula, punica or Saccharomyces cerevisiae are particularly preferred.
  • Microorganisms are usually in a liquid medium that contains a carbon source mostly in the form of sugars, a nitrogen source mostly in the form of organic nitrogen sources such as yeast extract or salts such as ammonium sulfate, trace elements such as iron, manganese, magnesium salts and possibly vitamins, at temperatures between 0 and 100 ° C, preferably between 10 to 60 ° C attracted with oxygen.
  • the pH of the nutrient liquid can be kept at a fixed value, i.e. regulated or not during cultivation.
  • the cultivation can take place batchwise, semi batchwise or continuously. Nutrients can be introduced at the beginning of the fermentation or fed in semi-continuously or continuously. After transformation, plants are first regenerated as described above and then grown or cultivated as usual.
  • the lipids are usually obtained from the organisms.
  • the organisms can first be digested after harvesting or used directly.
  • the lipids are advantageously extracted with suitable solvents such as apolar solvents such as hexane or ethanol, isopropanol or mixtures such as hexane / isopropanol, phenol / chloroform / isoamyl alcohol at temperatures between 0 to 80 ° C., preferably between 20 to 50 ° C.
  • suitable solvents such as apolar solvents such as hexane or ethanol, isopropanol or mixtures such as hexane / isopropanol, phenol / chloroform / isoamyl alcohol at temperatures between 0 to 80 ° C., preferably between 20 to 50 ° C.
  • the biomass is usually extracted with an excess of solvent, for example an excess of solvent to biomass of 1: 4.
  • the solvent is then removed, for example by distillation.
  • the extraction can also
  • the crude oil obtained in this way can then be further purified, for example by removing turbidity by adding polar solvents such as acetone or chloroform and then filtering or centrifuging. Further cleaning via columns is also possible.
  • polar solvents such as acetone or chloroform
  • Further cleaning via columns is also possible.
  • free fatty acids from the triglycerides they are usually saponified.
  • the cDNA of the CLA isomerase from Propionibacterium acnes which converts linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer, was known from WO 01/00846 and was - using the following primers - via PCR with Pfu polymerase (Röche - Diagnostics) amplified and cloned into the pSE380 vector (Invitrogen):
  • Primer A 5 '- ATC TGC AGA TGT CCA TCT CGA AGG AT - 3 "forward primer (with Pstl interface)
  • Primer B 5 '- GCG AGC TCA CAC GAA GAA CCG CGT C - 3' Reverse Primer (with Sacl interface)
  • the PCR reaction mixture was composed as follows: dNTP mix (IO mM) 1.0 ⁇ l
  • the amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel and eluted with the QiaQuick Gel Elution Kit (Qiagen). Both the PCR fragment and the pSE380 were cut with Pstl and Sacl and the open vector was additionally dephosphorylated with an alkaline phosphatase. Both DNA fragments were ligated to one another with the T4 ligase.
  • the pSE-PAI construct produced in this way was amplified in E. coli and sequenced as a double-stranded control.
  • Example 2 Expression of a codon-optimized CLA isomerase from Propionibacterium acnes in yeast
  • the N-terminus of the isomerase was changed so that the first 60 base pairs of the coding sequence correspond to the optimal codon composition of the yeast.
  • the modified cDNA was then cloned into a yeast expression vector and the functionality of the modified isomerase in yeast was checked.
  • a forward primer with a codon-optimized sequence was used to generate a codon-optimized Propionibacterium isomerase by means of PCR.
  • the PCR was carried out using the Expand High Fidelity PCR system (Röche Diagnostics) using the following primers:
  • Primer C 5 ' - GAA TTC CAC CAT GGG TTC CAT TTC CAA GGA CTC CAG AAT TGC TAT TAT TGG TGC TGG CCC GGC CGG GCT GGC - 3 ' Forward Primer (with EcoRI interface)
  • Primer D 5 '- GCG GCC GCT CAC ACG AAG AAC CGC GTC ACC AG - 3 '
  • SEQ ID NO: 1 shows the optimized, modified overall sequence of the Propionibacterium acnes nucleic acid sequence.
  • SEQ ID NO: 7 the original sequence can be found.
  • the PCR reaction mixture was composed as follows: dNTP mix (10 mM) 1.0 ⁇ l Forward primer (10 ⁇ M) 4.0 ⁇ l reverse primer (10 ⁇ M) 4.0 ⁇ l template (1/50 diluted pSE-PAl plasmid DNA) 1.0 ⁇ l 10-fold buffer 5.0 ⁇ l polymerase (3.5 U / ⁇ l) 0.5 ⁇ l water 34.5 ⁇ l total volume 50.0 ⁇ l
  • the amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel, eluted with GFXTM PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) and cloned into the pGEM-T vector (Promega) according to the manufacturer's instructions.
  • the codon-optimized isomerase cDNA was ligated into the likewise cut vector pYES2 via the EcoRI and NotI interfaces.
  • the pY2-coPAI construct thus produced was amplified in E. coli and for yeast expression in the yeast strain INVSd (Invitrogen) with the LiAc method - (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995).
  • the main culture was grown in 25 ml SD medium with 2% (w / v) galactose, amino acid / base solution without uracil for selection, 0.02% linoleic acid (2% stock solution in 5% Tergitol NP40), 10% Tergitol NP40 for 72 hours at 30 ° C.
  • the main culture was harvested by centrifugation (10 min, 4000 rpm, 4 ° C.).
  • the cell pellet was frozen at -20 ° C and then lyophilized for at least 18 hours.
  • the lyophilized yeast pellets were extracted in 1.35 ml of methanol / toluene (2: 1) and 0.5 ml of sodium methoxide solution.
  • the cell material was ground up as finely as possible with a glass rod and then incubated for 1 hour at room temperature with shaking. Then 1.8 ml of 1 M NaCl solution and 3 ml of n-heptane were added and incubated for 10 min at RT with shaking. After phase separation by centrifugation (10 min, 4000 rpm, 4 ° C) the heptane supernatant was transferred to a test tube and evaporated under nitrogen.
  • the P. acnes isomerase takes free linoleic acid as the substrate.
  • the free fatty acids were extracted using the HIP method, methylated with methanol and then detected by GC or GC / MS.
  • the yeast pellet was placed in 15 ml HIP buffer (hexane / isopropanol 3: 2 (v / v) with 0.0025% BHT (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) ) recorded and homogenized as finely as possible with a glass rod. After addition of 75 ⁇ l of 1 M HCl, the mixture was incubated for 5 min at RT with shaking.
  • HIP buffer hexane / isopropanol 3: 2 (v / v) with 0.0025% BHT (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol)
  • the extracted sample in 400 ⁇ l of methanol was mixed with 10 ⁇ l of EDAC solution (N- (3-dimethylaminoproyl) -N " -ethylcarbodiimide hydrochloride, 1 mg in 10 ml of methanol) and shaken for 2 h at RT
  • EDAC solution N- (3-dimethylaminoproyl) -N " -ethylcarbodiimide hydrochloride, 1 mg in 10 ml of methanol
  • the mixture was thoroughly mixed by vortexing and centrifuged (5 min, 12000 rpm, RT) the upper phase was transferred to a new microcentrifuge tube.
  • the mixture was extracted again with 1 ml of hexane, both hexane phases combined and evaporated under nitrogen. The residue was taken up in 40 ⁇ l acetonitrile.
  • GC analysis N- (3-dimethylaminoproyl) -N " -ethylcar
  • fatty acid methyl esters For GC analysis of the fatty acid methyl esters (FAME), 7 ⁇ l of the sample (in acetonitrile) was transferred to a sample tube and 1 ⁇ l was injected. The GC analysis was carried out using an HP-DB23 (cross-linked PEG; 30 m ⁇ 0.32 mm ⁇ 0.5 ⁇ m coating thickness) at a flow rate of 1.5 ml / min. Helium served as the carrier gas. The injection temperature was 220 ° C. The following temperature gradient was applied: 1 min 150 ° C, 150 ° C to 200 ° C (with 15 ° C / min), 200 ° C to 250 ° C (with 2 ° C / min), 5 min 250 ° C.
  • HP-DB23 cross-linked PEG; 30 m ⁇ 0.32 mm ⁇ 0.5 ⁇ m coating thickness
  • the FAME was detected using a flame ionization detector (FID) at 275 ° C.
  • FID flame ionization detector
  • the retention times for conjugated linoleic acid 10c, 12-CLA were 14.3 min.
  • the retention times were 12.68 min for linoleic acid and 11.86 min for oleic acid.
  • 1A shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells which have been transformed with the empty vector pYES2. The cells were grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA.
  • 1B shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells transformed with pY2-coPAI.
  • the cells were again grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid.
  • the gas chromatogram has a clear peak with a retention time of 14.37 min, which does not occur in the control batch (see FIG. 1A) and has the same retention time as t10, c12-CLA (see FIG. 1C).
  • the expression was carried out in the INVSd strain, which was grown on linoleic acid at 30 ° C. for 3 days, and then the fatty acids were transmethylated.
  • Figure 2 shows the presence of the t10, c12-CLA isomer in the free fatty acid pool.
  • 2A shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cells which were transformed with the empty vector pYES2. The cells were grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA.
  • 2B shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cells transformed with pY2-coPAl. The cells were again grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid.
  • the gas chromatogram has a clear peak with a retention time of 14.29 min, which does not occur in the control batch (see FIG. 2A) and has the same retention time as the t10, c12-CLA isomer (see FIG 2C).
  • the expression took place in the INVSd strain, which was grown on linoleic acid at 30 ° C. for 3 days, and then the fatty acids were methylated.
  • Table 1 shows the results of the GC analyzes.
  • the empty control shows the fatty acid composition of transgenic yeast cells, which with the empty pYES Vector were transformed.
  • PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 and PAI 6.1.2 correspond to independent repeats of coPAI expression in transgenic yeast cells.
  • Experiment A shows the FAME analyzes of the lipids after incubation for 72 h at 30 ° C with 0.02% linoleic acid.
  • Experiment B shows the FAME analyzes of the free fatty acids after incubation for 72 h at 30 ° C with 0.02% Linoleic acid.
  • Experiment C shows the FAME analyzes of the lipids after incubation for 10 days at 16 ° C. with 0.02% linoleic acid.
  • FIG. 1, FIG. 2 and Table 1 show that the codon-optimized isomerase from P. acnes leads to the formation of t10, c12-CLA in yeast by the conversion of linoleic acid.
  • the detection of t10, c12-CLA from transformed yeast cells was achieved after hydrolysis of the lipids. Since yeast contains hardly any triacylglycerides, it must be assumed that the majority of the t10, c12-CLA detected in this way was bound in the yeast phopholipids. Detection of t10, c12-CLA from transformed yeast cells was also successful after extraction and methylation of the free fatty acids. This indicates that the coPAl in transgenic yeast cells also use the free fatty acids as a preferential substrate.
  • PAI Propionibacterium acnes isomerase
  • Primer C 5 ' - CAG ACA TAT GTC CAT CTC GAA GGA TTC - 3 Forward Primer (with Ndel interface)
  • Primer D 5' - CTA TCT CGA GTC ACA CGA AGA ACC GCG TC - 3 ' Reverse Primer (with Xhol interface)
  • the PCR reaction mixture was composed as follows: dNTP mix (10 mM) 1.0 ⁇ l
  • the amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel, eluted with GFX TM PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) and cloned into the pGEM-T vector (Promega) according to the manufacturer's instructions. After amplification of the plasmid DNA in E. coli, the isomerase cDNA was cut out over the Ndel and Xhol interfaces and the cDNA ends with the T4-
  • the pYES2 vector was opened with EcoRI, the cDNA ends - smoothed with the T4 polymerase and dephosphorylated with an alkaline phosphatase. Both DNA fragments were alloyed with each other using the T4 ligase and the direction of insertion was checked by a BamHI digest.
  • the pY2-PAI construct thus produced was amplified in E. coli and for yeast expression in the yeast strain
  • example 2 it was shown that the codon-optimized isomerase from Propionibacterium acnes (coPAl), when expressed in yeast cells, can convert the added linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer.
  • coPAl Propionibacterium acnes
  • the codon optimization can significantly increase the expression of an active isomerase protein, which can convert linoleic acid into t10, c12 CLA, in a eukaryotic cell such as S. cerevisiae.
  • 4A shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells which were transformed with the empty vector pYES2. The cells were grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA.
  • 4B shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells transformed with pY2-bakt.PAI.
  • the cells were again grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid.
  • the gas chromatogram has a very small peak with a retention time of 14.37 min, which does not occur in the control batch (cf. FIG. 4A).
  • the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells, which were transformed with pY2-PAI and cultivated under the same conditions as in FIGS. 4A and b, is shown in FIG. 4C.
  • the chromatogram shows a clear peak with a retention time of 14.37 min, the retention time of t10, c12-CLA (see FIG. 1C).
  • the expression was carried out in the INVSd strain, which was grown on linoleic acid at 30 ° C. for 3 days, and then the fatty acids were transmethylated.
  • Table 1 shows the results of the GC analyzes.
  • the empty control shows the fatty acid composition of transgenic yeast cells, which with the empty pYES
  • PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 and PAI 6.1.2 correspond to independent repeats of coPAI expression in transgenic yeast cells.
  • Bakt.PAl 4.1, 4.2, 9.1, 9.2 correspond to independent repetitions of the bakt.PAI-
  • Experiment E shows the FAME analyzes of the lipids after incubation for 72 h at 30 ° C. with 0.02% linoleic acid.
  • Experiment F shows the
  • FAME analyzes of free fatty acids after incubation for 72 h at 30 ° C with 0.02%
  • a main culture with transgenic yeasts carrying either the pY2-PAI or pY2-coPAI construct was grown as described above. After the OD600 had been determined, the main culture was harvested by centrifugation (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.) in sterile centrifuge tubes. The cell pellets were washed with 5 ml of sterile H 2 O and harvested again (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.). The cell pellet was washed with 5 ml of 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.0 and harvested again by centrifugation (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.). The supernatant was removed as completely as possible and the yeast pellets were snap-frozen at -80 ° C.
  • FIG. 3B shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cell lysates transformed with pY2-coPAI.
  • the cell lysates were again incubated for 30 min at RT with 200 ng linoleic acid.
  • the gas chromatogram has a clear peak with a retention time of 14.34 min, which does not occur in the control batch (cf. FIG. 3A) and has the same retention time as the t10, c12-CLA isomer (cf. FIG. 3C ).
  • the expression was carried out in the INVSd strain, which was grown for 3 days at 30 ° C., followed by mechanical digestion and incubation in the presence of linoleic acid with subsequent methylation of the fatty acids.
  • Table 1 shows the results of the GC analyzes.
  • the empty control shows the fatty acid composition of transgenic yeast cells which have been transformed with the empty pYES vector.
  • PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 and PAI 6.1.2 correspond to independent repeats of coPAI expression in transgenic yeast cells.
  • Experiment D shows the results of the FAME analyzes of methylated free fatty acids after incubation of yeast cell lysates for 30 min at RT with 200 ng linoleic acid.
  • Experiment E is an independent repetition of Experiment D.
  • Example 5 Expression in E. coli BL21 (DE3) pLysS cells a) cell cultivation
  • the PAI-carrying DNA fragment isolated in accordance with Example 3 was cloned into the vector pET24a (Novagen) with the aid of the T4 ligase (MBI fermentas) and then first transformed into E. coli XL1 blue cells. After confirmation of a successful cloning, the resulting plasmid pET24a-PAI (0.2 ⁇ g) was used to transform E. coli BL21 (DE3) pLysS cells.
  • a single colony of the resulting E.coli BL21 (DE3) pLysS cells transformed with pET24a-PAI was used to inoculate 3 ml LB medium preculture, which additionally contained the antibiotics kanamycin and chloramphenicol for selection.
  • the cells were grown overnight at 37 ° C, 200 rpm.
  • Two 5 ml portions of this culture were transferred to a centrifuge tube, centrifuged (3800 rpm, 15 min, 4 ° C.), the supernatant was discarded and the pellet was frozen at -80 ° C.
  • the cells were disrupted for the implementation of various fatty acids and incubated with the fatty acids.
  • lysis buffer 1.5 ml was added to the Zeil pellets harvested before induction and 5 ml to the Zeil pellets harvested after induction.
  • the cells were resuspended by vortexing and snap-frozen in liquid N 2 for cell disruption and then thawed at 37 ° C. in a water bath. This process was repeated again. After the Zeil pellets were completely resuspended, the digestion and shearing of the genomic DNA was finally carried out by ultrasound: 45 seconds at 50% power in ice. Subsequently, 1.5 ml of lysate were incubated with the fatty acids to be reacted at 37 ° C. with shaking at 180 rpm for 1 to 3 h.
  • the extraction of the fatty acids takes place according to the Bligh and Dyer method by adding 100 ⁇ l glacial acetic acid, 900 ⁇ l 0.1M sodium phosphate buffer pH 7.0; 2.5 ml of methanol and 2.5 ml chloroform. The entire batch was shaken for 1 min, centrifuged off (4000 rpm, 10 min, RT ie at approx. 23 ° C.). The organic lower phase was transferred to a test tube and blown to dryness under N 2 and transferred to another test tube with 2 ⁇ 500 ⁇ l chloroform and dried again with N 2 . The residues were dissolved with 400 ⁇ l.
  • the sample extracted in this way was mixed with 10 ⁇ l EDAC solution [EDAC: N- (3-dimethyiaminopropyl) -N'-ethylcarodiimide hydrochloride, 1 mg / 10 ⁇ l methanol) and shaken at RT for 2 h. Then 200 ⁇ l of 0.1 M Tris / HCl solution pH 7.5 and 1 ml of hexane were added, shaken vigorously (vortexing) and centrifuged off (5 min, 12000 rpm, RT). The top phase was transferred to a new microcentrifuge tube and the extraction repeated with 1 ml of hexane.
  • EDAC solution EDAC: N- (3-dimethyiaminopropyl) -N'-ethylcarodiimide hydrochloride, 1 mg / 10 ⁇ l methanol
  • BBI-3 'primer: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG Primer contains an Xhol interface
  • the original Bifidobacterium breve isomerase sequence (SEQ ID NO: 9) is as follows: atg - tac tac agc agc ggc aac tat gag gcg ttt gcc cgt ccg aag aag cca gcc ggc gta g
  • the codon usage optimized modified sequence (SEQ ID NO : 3) then results as follows: atg ggt tac tac tcc tcc ggt aac tac gaa gct ttc gct aga cca aag ag cca gct ggt gtt g
  • the modification of the LRI isomerase was carried out with the following primers:
  • LRI-5 'primer GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G
  • Primer contains an EcoRI interface
  • the original Lactobacillus reuteri isomerase sequence can be found in SEQ ID NO: 11.
  • the first base pairs of the nucleic acid sequence are as follows: atg - tat tat tca aac ggg aat tat gaa gcc ttt gct cga cca aag aag cct gct ggc g
  • the corresponding modified sequence (SEQ ID NO: 5) is as follows: atg ggt tac tac tcc aac ggt aac tac gaa gct ttc gct aga cca aag aag cca gct ggt g
  • the PCR reaction was carried out with Expand Fidelity PCR system from Röche Diagnostics and was composed as follows: dNTP mix (10 mM) 1.0 ⁇ l 5'-forward primer (10 ⁇ M) 4.0 ⁇ l 3'- Reverse primer (10 ⁇ M) 4.0 ⁇ l template (1/50 diluted PSE380-PAI plasmid DNA) 1.0 ⁇ l 10-fold buffer 5.0 ⁇ l polymerase (3.5 U / ⁇ l) 0.5 ⁇ l water 34 , 5 ul
  • the amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel, eluted with GFX TM PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) and cloned into the pGEM-T vector (Promega) according to the manufacturer's instructions.
  • the isomerase cDNA was cut out via the Kpnl and Xhol interfaces or EcoRI and Xhol interfaces and the cDNA ends were smoothed with the T4 polymerase.
  • pYES2 vector was opened with EcoRI, the cDNA ends were smoothed with the T4 polymerase and dephosphorylated with an alkaline phosphatase.
  • Both DNA fragments were alloyed with each other using the T4 ligase and the direction of insertion was checked by a BamHI digest.
  • the pY2-PAI construct thus produced was amplified in E. coli and used for yeast expression in the yeast strain INVSd (Invitrogen) using the LiAc method (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York , 1995) transformed. If a cloning was carried out in the pET24a vector, the vector was cut with the same enzymes for cloning and the isomerase genes were cloned into the vector via these interfaces using the T4 ligase.
  • the expression of the isomerase from Bifidobacterium breve or Lactobacillus reuteri in transgenic plants is advantageous in order to increase the CLA content in these plants.
  • the cDNA coding for the isomerases was cloned into binary vectors and transferred via Agrobacterium-mediated DNA transfer into Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum, Brassica napus and Linum usitatissimum.
  • the expression of the isomerase cDNA was under the control of the cohesive CaMV 35 S promoter or the seed-specific USP promoter.
  • Arabidopsis is particularly suitable as a model plant because it has a short generation time and sufficient amounts of linoleic acid, the substrate of the isomerase for the production of CLA.
  • Tobacco and high linoleic acid varieties of linseed are particularly suitable as oilseeds with a high content of linoleic acid for the heterologous expression of isomerase genes, since linoleic acid is the substrate of the isomerases for the formation of conjugated linoleic acid.
  • the expression vectors were the vector pBinAR (Höfgen and Willmitzer, Plant Science, 66, 1990: 221-230) and the pBinAR derivative pBinAR-USP, in which the CaMV 35 S promoter was exchanged for the USP promoter from V. faba , used.
  • the vectors pGPTV and pGPTV-USP were also used.
  • the isomerase cDNA had to be cut out from the vector pGEM-T and cloned into pBinAR or pBinAR-USP.
  • the resulting plasmids were transformed into Agrobacterium tumefaciens (Höfgen and Willmitzer, Nucl. Acids Res., 16, 1988: 9877).
  • the transformation of A. thaliana was carried out by means of a "floral dip" (Clough and Bent, Plant Journal, 16, 1998: 735-743), that of N. tabacum via cocultivation of tobacco leaf fragments with transformed A. tumefaciens cells, that of linseed and rapeseed by coculturing hypocotyl pieces with transformed A. tumefaciens cells.
  • the expression of the isomerase genes in transgenic Arabidopsis, tobacco, rapeseed and linseed plants was investigated using Northem blot analysis. Selected plants were examined for their CLA content in the seed oil.
  • the napin promoter can also be used to achieve seed-specific expression of the isomerase.
  • Table 3 shows the results in plants. Table 3: Compilation of the experiments in transgenic tobacco plants

Abstract

The invention relates to a method for producing conjugated polyunsaturated fatty acids comprising at least two, preferably three, double bonds in eukaryotes, especially plants, and a method for producing oils and/or triglycerides having an increased content of conjugated and/or unconjugated polyunsaturated fatty acids comprising at least two, preferably three, double bonds. The invention also relates to a method for producing conjugated linoleic acid in eukaryotes, especially plants, and a method for producing oils and/or triglycerides having an increased content of conjugated linoleic acid. Further disclosed are nucleic acid sequences, nucleic acid constructs, vectors, and organisms containing said nucleic acid sequences, nucleic acid constructs, and/or vectors. The invention finally relates to fatty acid mixtures and triglycerides having an increased content of conjugated and/or unconjugated polyunsaturated fatty acids comprising at least two, preferably three, double bonds, especially conjugated linoleic acid, and the use thereof.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON KONJUGIERTEN MEHRFACH UNGESÄTTIGTEN FETTSÄUREN MIT MINDESTENS ZWEI DOPPELBINDUNGEN IN PFLANZENMETHOD FOR THE PRODUCTION OF CONJUGATED MULTIPLE UNSATURATED FATTY ACIDS WITH AT LEAST TWO DOUBLE BINDINGS IN PLANTS
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen in Eukaryonten speziell in Pflanzen sowie ein Verfahren zur Herstellung von Ölen und/oder Triglyceriden mit einem erhöhten Gehalt an konjugierten und/oder unkonju- gierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen.The present invention relates to a process for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds in eukaryotes, especially in plants, and a process for the production of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated and / or unconjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von konjugierter Linolsaure in Eurkaryonten speziell in Pflanzen sowie ein Verfahren zur Herstellung von Ölen und/oder Triglyceriden mit einem erhöhten Gehalt an konjugierter Linolsaure.The present invention also relates to a process for the production of conjugated linoleic acid in eurkaryotes, especially in plants, and to a process for the production of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated linoleic acid.
Die Erfindung betrifft weiterhin Nukleinsäuresequenzen; Nukleinsaurekonstrukte, Vektoren und Organismen enthaltend die Nukleinsäuresequenzen, Nukleinsaurekonstrukte und/oder Vektoren. Außerdem betrifft die Erfindung Fettsäuregemische sowie Triglyce- ride mit einem erhöhten Gehalt an konjugierten und/oder unkonjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speziell an konjugierter Linolsaure und deren Verwendung.The invention further relates to nucleic acid sequences; Nucleic acid constructs, vectors and organisms containing the nucleic acid sequences, nucleic acid constructs and / or vectors. In addition, the invention relates to fatty acid mixtures and triglycerides with an increased content of conjugated and / or unconjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, in particular conjugated linoleic acid, and their use.
Fettsäuren und Triglyceride haben eine Vielzahl von Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, der Tierernährung, der Kosmetik und im Pharmabereich. Je nachdem ob es sich um freie Fettsäuren oder um Triglyceride mit einem erhöhten Gehalt an gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren handelt, sind sie für die unterschiedlichsten Anwendungen geeignet, so werden beispielsweise mehrfach ungesättigte Fettsäuren Babynahrung zur Erhöhung des Nährwertes zugesetzt. Hauptsächlich werden die verschiedenen Fettsäuren und Triglyceride aus Mikroorganismen wie Mortierella oder Schizochytrium oder aus Öl-produzierenden Pflanzen wie Soja, Raps, Sonnenblume und weiteren gewonnen, wobei sie in der Regel in Form ihrer Triacylglyceride anfallen. Sie werden aber auch vorteilhaft aus Tieren wie Fischen gewonnen. Die freien Fettsäuren werden vorteilhaft durch Verseifung hergestellt.Fatty acids and triglycerides have a large number of applications in the food industry, animal nutrition, cosmetics and in the pharmaceutical sector. Depending on whether it is free fatty acids or triglycerides with an increased content of saturated or unsaturated fatty acids, they are suitable for a wide variety of applications, for example polyunsaturated fatty acids are added to baby food to increase the nutritional value. The various fatty acids and triglycerides are mainly obtained from microorganisms such as Mortierella or Schizochytrium or from oil-producing plants such as soybean, rapeseed, sunflower and others, where they are generally obtained in the form of their triacylglycerides. But they are also advantageously obtained from animals such as fish. The free fatty acids are advantageously produced by saponification.
Je nach Anwendungszweck sind Öle mit gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren bevorzugt, so sind z.B. in der humanen Ernährung Lipide mit ungesättigten Fettsäuren speziell mehrfach ungesättigten Fettsäuren bevorzugt, da sie einen positiven Einfluss auf den Cholesterinspiegel im Blut und damit auf die Möglichkeit einer Herzerkrankung haben. Sie finden in verschiedenen diätetischen Lebensmitteln oder Medikamenten Anwendung.Depending on the application, oils with saturated or unsaturated fatty acids are preferred, e.g. In human nutrition, lipids with unsaturated fatty acids, especially polyunsaturated fatty acids, are preferred because they have a positive influence on the cholesterol level in the blood and thus on the possibility of heart disease. They are used in various dietary foods or medications.
Besonders wertvolle und gesuchte ungesättigte Fettsäuren sind die sogenannten, konjugierten ungesättigten Fettsäuren. Konjugierte mehrfach ungesättigte Fettsäuren kommen im Vergleich zu anderen mehrfach ungesättigte Fettsäuren in der Natur eher selten vor. In Pflanzen kommen diese konjugierten Fettsäuren nur in einzelnen Arten vor wie beispielsweise in den Euphorbiacease wie Aleurites fordii oder in Calendula officinalis. Für die konjugierte Linolsaure (= conjugated linoleic acid = CLA) gibt es keine natürliche pflanzliche Quelle.The so-called conjugated unsaturated fatty acids are particularly valuable and sought-after unsaturated fatty acids. Conjugated polyunsaturated fatty acids are rare in nature compared to other polyunsaturated fatty acids. In plants, these conjugated fatty acids only come in individual species such as in the Euphorbiacease such as Aleurites fordii or in Calendula officinalis. There is no natural vegetable source for conjugated linoleic acid (CLA).
Die chemische Herstellung konjugierter Fettsäuren beispielsweise Punicinsäure oder konjugierter Linolsaure wird in US 3,356,699 und US 4,164,505 beschrieben. CLA oder andere konjugierte Fettsäuren können chemisch leicht über eine alkalische Isomerisa- tion aus Linolsaure oder Linolensäure oder Ölen, die Linolsaure oder Linolensäure enthalten gewonnen werden. Zwei Reaktionen werden durch die alkalische Isomerisierung bei Temperaturen von beispielsweise bei 180°C katalysiert, zum einen die Hydrolyse der Fettsäureesterbindung in den Triglyceriden und zum anderen die Isomerisierung der Doppelbindungen (WO 99/32604). In diesem Verfahren werden je nach verwendetem Öl ca. 20 bis 35 % cis-9, trans-11 CLA und in etwa gleichen Mengen trans-10, cis- 12 CLA hergestellt. Neben diesen Hauptisomeren entstehen weitere Isomere. Eine weitere Anreicherung der verschiedenen Isomere ist über eine aufwendige, teure Rei- nigung beispielsweise über eine fraktionierte Kristallisation möglich. Auf diesem Wege lassen sich jedoch keine reinen Isomere der CLA gewinnen.The chemical production of conjugated fatty acids, for example punicic acid or conjugated linoleic acid, is described in US 3,356,699 and US 4,164,505. CLA or other conjugated fatty acids can easily be obtained chemically via an alkaline isomerization from linoleic acid or linolenic acid or oils that contain linoleic acid or linolenic acid. Two reactions are catalyzed by the alkaline isomerization at temperatures of, for example, 180 ° C., on the one hand the hydrolysis of the fatty acid ester bond in the triglycerides and on the other hand the isomerization of the double bonds (WO 99/32604). Depending on the oil used, approx. 20 to 35% cis-9, trans-11 CLA and approximately equal amounts of trans-10, cis- 12 CLA are produced in this process. In addition to these main isomers, further isomers are formed. The various isomers can be further enriched by means of complex, expensive purification, for example by fractional crystallization. However, pure CLA isomers cannot be obtained in this way.
Die Herstellung von konjugierter Linolsaure durch die enzymatische Aktivität einer De- saturase wird von Qiu et al., (Plant Physiology, 125, 2001, 847-855) beschrieben. Von Nachteil ist bei dieser Aktivität jedoch, dass durch die enzymatische Wirkung das un- erwünschte 8, 10-lsomer der konjugierten Linolsaure entsteht.The production of conjugated linoleic acid by the enzymatic activity of a desaturase is described by Qiu et al., (Plant Physiology, 125, 2001, 847-855). A disadvantage of this activity, however, is that the enzymatic action produces the undesired 8,10-isomer of the conjugated linoleic acid.
Weiterhin wurden eine Reihe von prokaryontischen Mikroorganismen beschrieben, die in Starterkulturen oder im Pansen von Wiederkäuern vorkommen und die natürlicherweise CLA produzieren. Vermutlich ist CLA dabei ein Abbauprodukt der Linolsaure auf dem Weg zur Stearidonsäure. In WO 99/29886 werden Bakterien zur Anreicherung von CLA in Lebens- und Futtermittel offenbart.Furthermore, a number of prokaryotic microorganisms have been described which occur in starter cultures or in the rumen of ruminants and which naturally produce CLA. CLA is presumably a degradation product of linoleic acid on the way to stearidonic acid. WO 99/29886 discloses bacteria for the enrichment of CLA in food and feed.
In WO 99/32604 wird eine Linoleat-Isomerase aus Lactobacillus reuteri beschrieben. Die Enzymaktivität führt zur Umsetzung von Linolsaure in sechs verschiedene Isomere der CLA [(cis,trans)-9,11-CLA, (trans,cis)-10,12-CLA, (cis,cis)-9,11-CLA, (cis.cis)- 10,12-CLA, (trans,trans)-9,11-CLA and (trans,trans)-10,12-CLA]. Von Nachteil bei die- ser Isomerase ist, dass die Ausbeute in der Reaktion gering ist und die Reinheit der CLA zu wünschen lässt. Dies führt zu einem wirtschaftlich wenig attraktiven Prozess.WO 99/32604 describes a linoleate isomerase from Lactobacillus reuteri. The enzyme activity leads to the conversion of linoleic acid into six different isomers of CLA [(cis, trans) -9.11-CLA, (trans, cis) -10.12-CLA, (cis, cis) -9.11-CLA, (cis.cis) - 10,12-CLA, (trans, trans) -9,11-CLA and (trans, trans) -10,12-CLA]. The disadvantage of this isomerase is that the yield in the reaction is low and the purity of the CLA is unsatisfactory. This leads to an economically unattractive process.
Von Kepler et al. wurde eine Isomerase aus Butyrivibrio fibrisolvens (Kepler and To- vee, J. Biol. Chem., 1966, 241: 1350) und von Deng et al. wurde eine aus Propionibac- terium acnes (Deng et al., Ist International Conference on CLA, 2001, Alesund, Nor- way) beschrieben. In WO 99/29886 wird eine Isomerase aus Bifidobacterium offenbart und beansprucht. Die bisher beschriebenen CLA Isomerasen verwenden freie Fettsäuren als Substrat. Das Gen codierend für CLA Isomerase aus Lactobacillus reuteri und Propionibacterium acnes wurde kloniert und konnte in prokaryontischen Mikroorganismen funktional exprimiert werden. Eine Expression in Eukaryonten gelang bisher nicht. Die biologische Umsetzung von Linolsaure zu CLA durch Mikroorganismen hat zwar qualitative Vorteile gegenüber der chemischen Umsetzung, sie ist aber aufgrund der Fermentationskosten ökonomisch nachteilig und liefert lediglich freie Fettsäuren, aber keine Triglyceride.By Kepler et al. an isomerase from Butyrivibrio fibrisolvens (Kepler and Tovee, J. Biol. Chem., 1966, 241: 1350) and by Deng et al. one from Propionibacterium acnes (Deng et al., Ist International Conference on CLA, 2001, Alesund, Norway) was described. WO 99/29886 discloses and claims an isomerase from Bifidobacterium. The CLA isomerases described so far use free fatty acids as a substrate. The gene coding for CLA isomerase from Lactobacillus reuteri and Propionibacterium acnes was cloned and could be functionally expressed in prokaryotic microorganisms. Expression in eukaryotes has so far not been successful. The biological conversion of linoleic acid to CLA by microorganisms has qualitative advantages over the chemical conversion, but it is due to the fermentation costs economically disadvantageous and only provides free fatty acids, but no triglycerides.
Konjugierte Linolsaure ist ein Zwischenprodukt des Linolsäurestoffwechsels in Wiederkäuern. CLA ist ein Sammelbegriff für positionelle und strukturelle Isomere der Linolsaure, die sich durch ein konjugiertes Doppelbindungssystem am Kohlenstoffatom 8, 9, 10, 11, 12 oder 13 auszeichnen. Geometrische Isomere existieren für jedes dieser positioneilen Isomere, also cis-cis, trans-cis, cis-trans, trans-trans. Vor allem C18:2 cis-9, trans-11 und C18:2 trans-10, cis-12 CLAs, die die biologisch aktivsten Isomere darstellen, sind von besonderem Interesse, da sie sich im Tierexperiment als krebsvorbeugend erwiesen haben, anti-arteriosklerotisch wirken und in Mensch und Tier den Körperfettanteil reduzieren. Kommerziell werden CLAs heute hauptsächlich als freie Fettsäure vertrieben.Conjugated linoleic acid is an intermediate product of the linoleic acid metabolism in ruminants. CLA is a collective term for positional and structural isomers of linoleic acid, which are characterized by a conjugated double bond system on the carbon atom 8, 9, 10, 11, 12 or 13. Geometric isomers exist for each of these positional isomers, i.e. cis-cis, trans-cis, cis-trans, trans-trans. Especially C18: 2 cis-9, trans-11 and C18: 2 trans-10, cis-12 CLAs, which are the most biologically active isomers, are of particular interest because they have been shown to be cancer-preventive in animal experiments, anti-arteriosclerotic act and reduce body fat in humans and animals. Commercially, CLAs are mainly sold as free fatty acids.
Für den Menschen sind die wichtigsten natürlichen Quellen für CLA vor allem tierische Fette. Wie oben erwähnt gibt es keine pflanzlichen Quellen. So besitzen Fette von wie- derkäuenden Tieren, wie Rindern (Chin, Journal of Food Composition and Ahalysis, 5, 1992: 185 - 197) und Schafen, sowie Molkereiprodukte sehr hohe CLA- Konzentrationen. Bei Rindern findet man 2,9 bis 8,9 mg/g Fett. Dagegen besitzen Pflanzenöle, Margarinen und Fette von nicht-wiederkäuenden Tieren CLA- Konzentrationen von nur 0,6 bis 0,9 mg/g Fett.For humans, the most important natural sources of CLA are primarily animal fats. As mentioned above, there are no vegetable sources. Fats from ruminant animals such as cattle (Chin, Journal of Food Composition and Ahalysis, 5, 1992: 185-197) and sheep, as well as dairy products, have very high CLA concentrations. Cattle have 2.9 to 8.9 mg / g fat. In contrast, vegetable oils, margarines and fats from non-ruminant animals have CLA concentrations of only 0.6 to 0.9 mg / g fat.
^COOH (I) ^ COOH (I)
Linolsaure (18:2, c9, c12)Linoleic acid (18: 2, c9, c12)
OOH (II)OOH (II)
CLA (C18:2, c9, t11 )CLA (C18: 2, c9, t11)
*COOH (III) CLA (C18:2, t10, c12) * COOH (III) CLA (C18: 2, t10, c12)
Für CLA sind eine Reihe positiver Effekte nachgewiesen worden. So reduziert die Verabreichung von konjugierter Linolsaure das Körperfett in Mensch und Tier bzw. erhöht den Futterumsatz pro Körpergewicht bei Tieren (WO 94/16690, WO 96/06605, WO 97/46230, WO 97/46118). Durch Gabe von konjugierter Linolsaure lassen sich auch beispielsweise Allergien (WO 97/32008), Diabetes (WO 99/29317) oder Krebs positiv (Banni, Carcinogenesis, Vol. 20, 1999: 1019-1024, Thompson, Cancer, Res., Vol. 57, 1997: 5067-5072) beeinflussen. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren werden auch Baby- nahrung zur "Erhöhung des Nährwertes" und als essentielle Bausteine, die Wachstum und Gehirnentwicklung gewährleisten, zugesetzt.A number of positive effects have been demonstrated for CLA. For example, the administration of conjugated linoleic acid reduces body fat in humans and animals or increases the feed turnover per body weight in animals (WO 94/16690, WO 96/06605, WO 97/46230, WO 97/46118). By administering conjugated linoleic acid, allergies (WO 97/32008), diabetes (WO 99/29317) or cancer can also be positive (Banni, Carcinogenesis, Vol. 20, 1999: 1019-1024, Thompson, Cancer, Res., Vol 57, 1997: 5067-5072). Polyunsaturated fatty acids are also baby food for "increasing the nutritional value" and added as essential building blocks that ensure growth and brain development.
Nur wenige Daten sind über die tägliche CLA-Aufnahme des Menschen erhältlich. In Deutschland beträgt die tägliche CLA-Aufnahme ungefähr 0,36 g/Tag für Frauen und 0,44 g/Tag für Männer [Fritsche et al., Zeitschrift Lebensmittel. Untersuchung Forschung A-Food Research & Technology 205:415-418 (1997)].Few data are available on daily human CLA intake. In Germany, the daily CLA intake is approximately 0.36 g / day for women and 0.44 g / day for men [Fritsche et al., Zeitschrift Lebensmittel. Investigation Research A-Food Research & Technology 205: 415-418 (1997)].
CLA hat wie oben beschrieben sehr weitreichende positive ernährungsphysiologische Wirkungen. CLA kommt jedoch natürlicherweise in signifikanten Mengen nur bei Wiederkäuern und deren Produkten, wie Milch, Käse etc. vor. Es besteht daher ein großer Bedarf an Alternativen des aus diesen tierischen Quellen stammenden CLA, insbesondere um eine ausgeglichene und gesunde Ernährung in weniger entwickelten Regionen zu gewährleisten, in denen die Versorgung mit diesen tierischen Fetten unzureichend oder eine synthetische Herstellung zu teuer ist. Aber auch in entwickelten Regionen hat der Verzehr an Fleisch- und Milchprodukten abgenommen, um den Anteil an als ungesund geltenden gesättigten Fettsäuren zu verringern. Dies bedeutet aber gleichzeitig auch eine Verringerung der Aufnahme an "gesunder" CLA.As described above, CLA has very far-reaching positive nutritional effects. However, CLA naturally only occurs in significant quantities in ruminants and their products, such as milk, cheese, etc. There is therefore a great need for alternatives to the CLA derived from these animal sources, in particular to ensure a balanced and healthy diet in less developed regions where the supply of these animal fats is inadequate or synthetic production is too expensive. But even in developed regions, consumption of meat and dairy products has decreased to reduce the proportion of saturated fatty acids that are considered unhealthy. At the same time, this means a reduction in the intake of "healthy" CLA.
Im Gegensatz zu CLA kommen konjugierte Polyensäuren nicht in signifikanten Mengen in tierischen Lipiden vor, während sie in einigen pflanzlichen Ölen hauptsächlich als Cis-triene oder Tetraene vorkommen. Beispiele für derartige konjugierte Octade- catriensäuren sind die Eleostearinsäure (= Eleostearic acid, 9c,11t,13t) aus Aleurites fordii (Euphorbiaceae) oder Prunus maheleb (= Felsenkirsche), die Punicasäure (9c, 11t, 13c) aus Punica granatum, die Calendulasäure (8t, 10t, 12c) aus Calendula offi- cinalis (= Ringelblume), die Parinarsäure (9c,11t,13t,15c) aus Parinarium sp. (Rosa- ceae) oder Impatiens balsamina. Auch aus marinen Algen wie der Grünalge Anadyo- mena stellata lassen sich konjugierte Octadecatriensäuren isolieren. Diese konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren haben ein großes Anwendungspotential in Nahrungsmitteln, Kosmetika und/oder Pharmazeutika. Zur Anwendung kommt beispielsweise heute schon Calendulasäure als Bestandteil in vielen Kosmetika.In contrast to CLA, conjugated polyenoic acids are not found in significant amounts in animal lipids, whereas in some vegetable oils they mainly occur as cis-trienes or tetraenes. Examples of such conjugated octadecatrienic acids are the eleostearic acid (= Eleostearic acid, 9c, 11t, 13t) from Aleurites fordii (Euphorbiaceae) or Prunus maheleb (= rock cherry), the punicic acid (9c, 11t, 13c) from Punica granatum, the calendulic acid (8t, 10t, 12c) from Calendula officialis (= marigold), the parinic acid (9c, 11t, 13t, 15c) from Parinarium sp. (Rosaceae) or Impatiens balsamina. Conjugated octadecatrienoic acids can also be isolated from marine algae such as the green algae Anadyomena stellata. These conjugated polyunsaturated fatty acids have great potential for use in foods, cosmetics and / or pharmaceuticals. For example, calendulic acid is already used as a component in many cosmetics.
Um eine Anreicherung der Nahrung und des Futters mit diesen konjugierten Polyen- säuren speziell CLA zu ermöglichen, besteht daher ein großer Bedarf an einem einfachen, kostengünstigen Verfahren zur Herstellung dieser konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren bzw. zur Herstellung von konjugierter Linolsaure.In order to enable food and feed to be enriched with these conjugated polyenoic acids, in particular CLA, there is therefore a great need for a simple, inexpensive process for the production of these conjugated polyunsaturated fatty acids or for the production of conjugated linoleic acid.
Es bestand daher die Aufgabe ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wurde durch die im folgenden beschriebenen Verfahren speziell durch ein Verfahren zur Herstellung von konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in transgenen eurkaryontischen Organismen gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 in einen unge- sättigte Fettsäuren produzierenden Organismus; oder b) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder c) Einbringen mindestens eines Derivates der in SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, ohne dass die enzymatische Wirkung der Polypeptide wesentlich verändert ist, und d) Expression der Nukleinsäure im nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus, und e) Anzucht und Ernte des nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus.The task was therefore to provide a corresponding method. This object was achieved by the methods described below, specifically by a method for producing conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two double bonds in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following method steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of from SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 into an organism that produces unsaturated fatty acids; or b) introduction of at least one nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or c) introduction of at least one derivative the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which code for polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and at least Have 90% identity at the amino acid level without the enzymatic action of the polypeptides being significantly changed, and d) expression of the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b) or (c), and e) cultivation and harvesting of the according ), (b) or (c) produced organism.
Vorteilhaft enthalten die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mindestens drei Doppelbindungen. Besonders vorteilhaft enthalten die Fettsäuren zwei oder drei Doppelbindungen. Neben den konjugierten Doppelbindungen können noch weitere nicht-konjugierte Doppelbindungen im Fettsäuremolekül enthalten sein. Es können vorteilhaft zwei (= Diene) oder drei (= Triene) Doppelbindungen in Konjugation sein. Die hergestellten Fettsäuren können bis zu 6 Doppelbindungen im Molekül enthalten. Im Verfahren hergestellte bzw. umgesetzte Fettsäuren haben vorteilhaft 18 bis 22 C-Atome in der Fettsäurekette. Tabelle 1 gibt die Substrate sowie der Umsetzungsprodukte wieder. Vorteilhaft werden C18- Fettsäuren umgesetzt. Ein bevorzugtes Reaktionsprodukt ist die Trien-Fettsäure 18:3(11E,13E,15Z), die durch Umsetzung der Fettsäure 18:3(9Z,12Z,15Z) entstanden ist. Die Konfiguration der Doppelbindungen wurde, wenn nicht anders beschrieben über NMR-Analyse bestimmt. Die Fettsäuren enthalten nach Umsetzung im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft zwei (= Dien) oder drei (= Trien) Doppelbindungen in Konjugation. Diese können im Reaktionsgemisch als einziges Produkt enthalten sein oder aber in einer Mischung aus konjugierten Doppelbindungen, das heißt im Re- aktionsgemisch sind gleichzeitig konjugierte dreifach und zweifach Doppelbindungen enthalten. Daneben können weitere Doppelbindungen im Fettsäuremolekül enthalten sein, die nicht in Konjugation zu den anderen Doppelbindungen sind. Es können vorteilhaft zwei oder drei Doppelbindungen in Konjugation liegen.The conjugated polyunsaturated fatty acids produced in the process according to the invention advantageously contain at least three double bonds. The fatty acids particularly advantageously contain two or three double bonds. In addition to the conjugated double bonds, further non-conjugated double bonds can also be contained in the fatty acid molecule. There can advantageously be two (= dienes) or three (= trienes) double bonds in conjugation. The fatty acids produced can contain up to 6 double bonds in the molecule. Fatty acids produced or reacted in the process advantageously have 18 to 22 carbon atoms in the fatty acid chain. Table 1 shows the substrates and the reaction products. C18 fatty acids are advantageously implemented. A preferred reaction product is the triene fatty acid 18: 3 (11E, 13E, 15Z), which is formed by reaction of the fatty acid 18: 3 (9Z, 12Z, 15Z). The configuration of the double bonds was determined by NMR analysis unless otherwise described. After reaction in the process according to the invention, the fatty acids advantageously contain two (= diene) or three (= triene) double bonds in conjugation. These can be contained in the reaction mixture as the only product or else in a mixture of conjugated double bonds, that is to say in the reaction mixture, conjugated triple and double bonds are simultaneously contained. In addition, further double bonds can be contained in the fatty acid molecule that are not in conjugation with the other double bonds. Two or three double bonds can advantageously be in conjugation.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des vorgenannten Verfahrens ist ein Verfahren zur Herstellung von konjugierter Linolsaure in transgenen eurkaryontischen Organismen gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 in einen ungesättigte Fettsäuren vorteilhaft Linolsaure produzierenden Organismus; oder b) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder c) Einbringen mindestens eines Derivates der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, ohne dass die enzymatische Wirkung der Polypeptide wesentlich verändert ist, oder d) Einbringen einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen co- don-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 %, vorteilhaft mindestens 1, 2, 3 oder 5 % bevorzugt mindestens 6, 7, 8, 9 oder 10 %, besonders bevorzugt mindestens 20, 30, 40 oder 50 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 60, 70, 80 oder 90 % eines eukaryontischen codon-usage unterscheidet, oder e) Einbringen eines Derivate der unter (d) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein, vorteilhaft mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 4, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 - Codontripletts vorteilhaft am 5' Ende der Nukleinsäuresequenzen, die für eineAn advantageous embodiment of the aforementioned method is a method for the production of conjugated linoleic acid in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following method steps: a) introduction of at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO : 3 or SEQ ID NO: 5 in an organism producing linoleic acid advantageously in an unsaturated fatty acid; or b) introduction of at least one nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or c) introduction of at least one derivative the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which code for polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and at least Have 90% identity at the amino acid level without the enzymatic action of the polypeptides being significantly changed, or d) introduction of a nucleic acid sequence which is different from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5%, advantageously at least 1, 2, 3 or 5%, preferably at least 6, 7, 8, 9 or 10%, particularly preferably at least 20, 30, 40 or 50%, very particularly be preferably distinguishes at least 60, 70, 80 or 90% of a eukaryotic codon usage, or e) introducing a derivative of the nucleic acid sequences claimed under (d) by at least one, advantageously at least 2, preferably at least 3, particularly preferably at least 4 particularly preferably at least 5 - codon triplets advantageously at the 5 'end of the nucleic acid sequences necessary for a
Aminosäure codieren, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist, und f) Expression der Nukleinsäure im nach (a), (b), (c), (d) oder (e) hergestellten Organismus, und ggf. g) ggf. Anzucht und Ernte des nach (a), (b), (c), (d) oder (e) hergestellten Organismus.Amino acid coding is extended without the enzymatic effect of the polypeptides encoded by the nucleic acids being significantly changed, and f) expression of the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b), (c), (d) or (e) , and if applicable g) if appropriate, cultivation and harvesting of the organism produced according to (a), (b), (c), (d) or (e).
Vorteilhaft werden im erfindungsgemäßen Verfahren die vorgenannten Nukleinsäuren verwendet, nachdem ihr sogenannter codon-usage zur Expression in Eukaryonten bevorzugt zur Expression in Hefen verändert wurde. Entsprechende Modifikationen wur- den vorgenommen und sind den Beispielen zu entnehmen.The abovementioned nucleic acids are advantageously used in the method according to the invention after their so-called codon usage for expression in eukaryotes has preferably been changed for expression in yeasts. Corresponding modifications have been made and can be seen from the examples.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Ölen oder Triglyceriden mit einem erhöhten Gehalt an konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speziell mit einem erhöhten Gehalt an konjugierter Linolsaure (= CLA) dadurch gekennzeichnet, dass die im Organismus enthaltenen Öle bzw. die im Organismus enthaltenen Triglyceride aus dem Organismus isoliert werden. Dies kann nach üblichen dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen, die speziell in der Fettchemie Anwendung finden. Beispielsweise lassen sich die Öle und Triglyceride durch Ernten der transgenen Organismen entweder aus der Kultur, in der sie wachsen, oder vom Feld gewinnen. Die weitere Aufarbei- tung kann beispielsweise im Falle von Pflanzen durch Pressen oder Extraktion der Pflanzenteile bevorzugt der Pflanzensamen erfolgen. Dabei können die Öle, Fette, Lipide und/oder freien Fettsäuren durch sogenanntes kalt schlagen oder kalt pressen ohne Zuführung von Wärme durch Pressen gewonnen werden. Damit sich die Pflan- zenteile speziell die Samen leichter aufschließen lassen, werden sie vorher zerkleinert, gedämpft oder geröstet. Die so vorbehandelten Samen können anschließend gepresst werden oder mit Lösungsmittel wie kaltem oder vorteilhaft warmen Hexan oder Cyclo- hexan extrahiert werden. Anschließend wird das Lösungsmittel wieder entfernt. Auf diese Weise können mehr als 96 % der im Verfahren hergestellten Verbindungen iso- liert werden. Anschließend werden die so erhaltenen Produkte weiter bearbeitet, das heißt raffiniert. Dabei werden zunächst die Pflanzenschleime und Trübstoffe. Die sogenannte Entschleimung kann enzymatisch oder beispielsweise chemisch/physikalisch durch Zugabe von Säure wie Phosphorsäure erfolgen. Anschließend werden die freien Fettsäuren durch Behandlung mit einer Base beispielsweise Natron- und/oder Kalilau- ge entfernt. Das erhaltene Produkt wird zur Entfernung der im Produkt verbliebenen Lauge mit Wasser gründlich gewaschen und getrocknet. Um die noch im Produkt enthaltenen Farbstoffe zu entfernen werden die Produkte einer Bleichung mit beispielsweise Bleicherde oder Aktivkohle unterzogen. Zum Schluss wird das Produkt noch beispielsweise mit Wasserdampf desodoriert. Die im Öl oder in den Glyceriden enthaltenden Fettsäuren können nach dem Isolieren anschließend nach dem Fachmann bekannten Methoden durch saure oder alkalische Hydrolyse freigesetzt werden.Another embodiment of the invention is a process for the preparation of oils or triglycerides with an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, especially with an increased content of conjugated linoleic acid (= CLA), characterized in that the oils contained in the organism or the triglycerides contained in the organism are isolated from the organism. This can be done according to customary methods known to the person skilled in the art, which are used especially in fat chemistry. For example, by harvesting the transgenic organisms, the oils and triglycerides can be obtained either from the culture in which they grow or from the field. The further processing In the case of plants, for example, the plant seeds can preferably be pressed or extracted from the plant parts. The oils, fats, lipids and / or free fatty acids can be obtained by cold pressing or cold pressing without the addition of heat by pressing. To make it easier for the parts of the plant, especially the seeds, to be broken down, they are crushed, steamed or roasted beforehand. The seeds pretreated in this way can then be pressed or extracted with solvents such as cold or advantageously warm hexane or cyclohexane. The solvent is then removed again. In this way, more than 96% of the compounds produced in the process can be isolated. The products thus obtained are then processed further, that is to say refined. First, the plant mucilages and turbid substances. The so-called degumming can be carried out enzymatically or, for example, chemically / physically by adding acid such as phosphoric acid. The free fatty acids are then removed by treatment with a base, for example sodium hydroxide solution and / or potassium hydroxide solution. The product obtained is washed thoroughly with water to remove the lye remaining in the product and dried. In order to remove the dyes still contained in the product, the products are subjected to bleaching with, for example, bleaching earth or activated carbon. Finally, the product is deodorized with water vapor, for example. After isolation, the fatty acids contained in the oil or in the glycerides can subsequently be released by acidic or alkaline hydrolysis using methods known to those skilled in the art.
Unter dem Begriff "Glycerid" wird ein mit ein, zwei oder drei Carbonsäureresten ver- estertes Glycerin verstanden (Mono-, Di- oder Triglycerid). Unter "Glycerid" wird auch ein Gemisch an verschiedenen Glyceriden verstanden. Das Glycerid oder das -The term "glyceride" means a glycerol esterified with one, two or three carboxylic acid residues (mono-, di- or triglyceride). “Glyceride” is also understood to mean a mixture of different glycerides. The glyceride or -
Gylceridgemisch kann weitere Zusätze, z.B. freie Fettsäuren, Antioxidantien, Proteine, Kohlenhydrate, Vitamine und/oder andere Substanzen enthalten.Glyceride mixture may contain other additives, e.g. contain free fatty acids, antioxidants, proteins, carbohydrates, vitamins and / or other substances.
Unter einem "Glycerid" im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ferner vom Glycerin abgeleitete Derivate verstanden. Dazu zählen neben den oben beschrie- benen Fettsäureglyceriden auch Glycerophospholipide und Glyceroglycolipide. Bevorzugt seien hier die Glycerophospholipide wie Lecithin (Phosphatidylcholin), Cardiolipin, Phosphatidylglycerin, Phosphatidylserin und Alkylacylglycerophospholipide beispielhaft genannt.A “glyceride” in the sense of the method according to the invention is further understood to mean derivatives derived from glycerol. In addition to the fatty acid glycerides described above, these also include glycerophospholipids and glyceroglycolipids. Glycerophospholipids such as lecithin (phosphatidylcholine), cardiolipin, phosphatidylglycerol, phosphatidylserine and alkylacylglycerophospholipids may be mentioned here by way of example.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sind deshalb Öle, Lipide oder Fettsäuren oder Fraktionen davon, die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt worden sind, besonders bevorzugt sind Öle, Lipide oder Fettsäurezusammensetzungen, die einen erhöhten Gehalt an konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speziell an konjugierter Linolsaure umfassen und von transgenen Pflanzen herrühren. Die Lipide bestehen vorteilhaft im wesentlichen aus Glyceriden, wobei diese wiederum im wesentlichen aus Triglyceriden bestehen. Unter erhöhtem Gehalt an konjugierten und/oder nicht konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen ist ein Gehalt an konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen in den Ölen, Lipiden oder Fettsäurezusammensetzungen (= Fettsäuregemische) zu verstehen, der mindestens 10 %, vorteilhaft min- destens 20 %, bevorzugt mindestens 30 %, besonders bevorzugt von mindestens 40 % und ganz besonders bevorzugt von mindestens 50 % über dem Gehalt des eur- karyontischen Ausgangsorganismus liegt, der die im erfinderischen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren nicht enthält. Im Falle von transgenen Pflanzen bedeutet ein erhöhter Gehalt an konjugierten und/oder nicht konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen vorteilhaft ein Gehalt an konjugierten und/oder nicht konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen wie Calendulasäure, Punicasäure, Eleostearinsäure oder CLA in den Ölen, Lipiden oder Fettsäurezusammensetzungen (= Fettsäuregemische), der mindestens 100 %, vorteilhaft mindestens 200 %, bevor- zugt mindestens 250 %, besonders bevorzugt von mindestens 300 % und ganz besonders bevorzugt von mindestens 500 % über dem Gehalt der Ausgangspflanze liegt, die die im erfinderischen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren nicht enthält. Die vorgenannten % Angaben beziehen sich auf die Gesamtmenge des Öls, der Lipide oder Fettsäuregemische in den Ausgangsorganismen nicht auf weitere Bestandteile in den Organismen.An embodiment of the invention is therefore oils, lipids or fatty acids or fractions thereof, which have been prepared by the process described above, particularly preferred are oils, lipids or fatty acid compositions which have an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two, advantageously three, double bonds include conjugated linoleic acid and originate from transgenic plants. The lipids advantageously consist essentially of glycerides, which in turn consist essentially of triglycerides. With increased content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds are to be understood as meaning a content of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds in the oils, lipids or fatty acid compositions (= fatty acid mixtures) which is preferably at least 10%, advantageously at least 20% at least 30%, particularly preferably of at least 40% and very particularly preferably of at least 50% is above the content of the eccaryotic starting organism which does not contain the nucleic acids used in the method according to the invention. In the case of transgenic plants, an increased content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds advantageously means a content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds such as calendulic acid, punicic acid, and electrostearic acid or CLA in the oils, lipids or fatty acid compositions (= fatty acid mixtures) which is at least 100%, advantageously at least 200%, preferably at least 250%, particularly preferably at least 300% and very particularly preferably at least 500% above the content of the starting plant lies that does not contain the nucleic acids used in the inventive method. The above-mentioned% data relate to the total amount of the oil, lipids or fatty acid mixtures in the starting organisms and not to other constituents in the organisms.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich damit konjugierte mehrfach ungesättigte Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speziell CLA in eukaryontischen Organismen wie Hefen, Pilzen oder vorteilhaft Pflanzen herstellen. Auch eine Herstellung in nicht-humanen Tieren ist prinzipiell möglich. Neben diesen in den Verfahren hergestellten konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuen können noch weitere ungesättigte oder gesättigte Fettsäuren in den Ölen. Lipiden oder Fettsäuregemischen enthalten sein.With the methods according to the invention conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, especially CLA, can be produced in eukaryotic organisms such as yeasts, fungi or advantageously plants. In principle, production in non-human animals is also possible. In addition to these conjugated polyunsaturated fatty acids produced in the process, other unsaturated or saturated fatty acids can also be found in the oils. Lipids or fatty acid mixtures can be included.
Vorteilhaft werden im Verfahren Gehalte an den vorgenannten konjugierte mehrfach ungesättigten Fettsäuren bzw. an CLA in den Organismen von mindestens 1 Gew.-%, vorteilhaft von mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens von 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtfettsäuren des Organismus, erreicht. Die vorgenannten Gew-% Angaben beziehen sich auf die Gesamtmenge des Öls, der Lipide oder Fettsäuregemische nicht auf weitere Bestandteile. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung von konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen mit oder in transgenen eurkaryontischen Organismen ist das Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 in einen Ungesättigte Fettsäuren produzierenden Organismus; oder b) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen codon-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 % eines eukaryontischen codon- usage unterscheidet, oder c) Einbringen mindestens eines Derivate der unter (b) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein Codontriplett der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Aminosäure codieren, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist. d) Expression der Nukleinsäure im nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus.Contents of the aforementioned conjugated polyunsaturated fatty acids or of CLA in the organisms of at least 1% by weight, advantageously at least 3% by weight, preferably at least 5% by weight, particularly preferably at least 10, are advantageous in the process % By weight, very particularly preferably of at least 20% by weight, based on the total fatty acids of the organism. The above weight percentages relate to the total amount of the oil, lipids or fatty acid mixtures and not to other constituents. In a further embodiment of the method according to the invention for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds with or in transgenic eurkaryotic organisms, the method is characterized in that it comprises the following method steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of from SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 into an organism producing unsaturated fatty acids; or b) introduction of at least one nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5% of a eukaryotic codon usage, or c) Introduction of at least one derivative of the nucleic acid sequences claimed under (b), which is extended by at least one codon triplet of the nucleic acid sequences which code for an amino acid, without the enzymatic action of the polypeptides coded by the nucleic acids having been significantly changed. d) expression of the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b) or (c).
Vorteilhaft handelt es sich bei der im vorgenannten Verfahren hergestellten konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen um konjugierte Linolsaure.The conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds produced in the aforementioned process are advantageously conjugated linoleic acid.
Eine weitere erfindungsgemäßen Ausgestaltung betrifft ein Verfahrens zur Herstellung von konjugierter Linolsaure mit oder in transgenen eurkaryontischen Organismen, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 in einen Linolsaure produzierenden Organismus; oder b) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen codon-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 % eines eukaryontischen codon- usage unterscheidet, oder c) Einbringen mindestens eines Derivate der unter (b) beanspruchten Nukleinsäu- resequenzen, die um mindestens ein Codontriplett der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Aminosäure codieren, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist, d) Expression der Nukleinsäure im nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus. Vorteilhaft weisen die jeweils in den zwei vorgenannten Verfahren unter dem Punkt (b) genannten Nukleinsäuresequenzen eine möglichst geringe Abänderung des codon- usage auf, da diese wenigen Änderungen schon den erfinderischen Effekt aufweisen, das heißt die Expression der Nukleinsäuresequenzen in den eurkaryontischen Organismen ermöglichen und da je weniger Änderungen des codon-usage in die Sequen- zen eingefügt werden müssen, desto einfacher lassen sich diese Sequenzen in vitro erzeugen. Vorteilhaft sollten die Änderungen in einem Bereich von 0,5 bis 99 %, vorteilhaft zwischen 0,5 bis 90 %, bevorzugt zwischen 1 bis 50 %, besonders bevorzugt zwischen 1 bis 40 %, ganz besonders bevorzugt zwischen 1 bis 20 % der gesamten Sequenz liegen. Bevorzugt werden diese Änderungen am aminoterminaien Ende bzw. 5'-Ende der Sequenzen eingefügt. Es ist aber auch eine Änderung an anderer Stelle möglich, beispielsweise am C-Terminus oder innerhalb der Sequenz oder an mehreren Stellen innerhalb der Sequenz.A further embodiment according to the invention relates to a method for producing conjugated linoleic acid with or in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following method steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 in a linoleic acid producing organism; or b) introducing at least one nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5% of a eukaryotic codon usage, or c ) Introduction of at least one derivative of the nucleic acid sequences claimed under (b), which is extended by at least one codon triplet of the nucleic acid sequences which code for an amino acid, without the enzymatic action of the polypeptides encoded by the nucleic acids having been significantly changed, d) expression the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b) or (c). Advantageously, the nucleic acid sequences mentioned in each of the two aforementioned methods under point (b) have the least possible change in the codon usage, since these few changes already have the inventive effect, that is to say enable the expression of the nucleic acid sequences in the eurkaryotic organisms and there the fewer changes to the codon usage that have to be inserted into the sequences, the easier these sequences can be generated in vitro. The changes should advantageously be in a range from 0.5 to 99%, advantageously between 0.5 to 90%, preferably between 1 to 50%, particularly preferably between 1 to 40%, very particularly preferably between 1 to 20% of the entire sequence. These changes are preferably inserted at the amino terminus or 5 'end of the sequences. However, a change at another point is also possible, for example at the C terminus or within the sequence or at several points within the sequence.
Der mRNA-instruierte Vorgang der Translation in ein Protein wird durch den codon- usage eines jeden speziellen Organismus beeinflusst. Wobei die Funktion f(x) -> y, mit x aus der Menge der Codonen, des genetischen Codes, y aus der Menge der Aminosäuren notiert werden, hierbei ist f eine Funktion, die jedes Codon genau auf eine Ami- nosäure abbildet. Diese Abbildung erfolgt im Sinne der Mathematik nicht eineindeutig, das heißt mehrere Codonen codieren für dieselbe Aminosäure. Der genetische Code wird deshalb als degeneriert bezeichnet, da einige Aminosäuren durch mehrere (synonyme) Codonen codiert werden. Nicht für jedes Codon existiert eine spezifische tRNA, an Position eins des Anticodons können modifizierte Basen eingebaut sein und im Codon/Anticodon-Komplex sind an der dritten Position des Codons Fehlpaarungen erlaubt (Cricksche Wobble-Regel).' Die Informationsgehalt der drei Basenpositionen im Codon ist nicht gleich, es gilt der höchste Informationsgehalt ist in Position 2, danach folgt Position 1 gefolgt von Position 3. Deshalb verändert eine Mutation der dritten Base im Codon die Aminosäurenkomposition häufig nicht, eine Mutation in der ersten Basenposition führt häufig zum Einbau einer Aminosäure mit ähnlichen Eigenschaften, eine Mutation der mittleren Base verursacht häufig den Einbau einer Aminosäure mit anderen Eigenschaften. Die geringsten Auswirkungen auf die Aminosäurenkomposition der Proteine haben somit Veränderungen der Basenkomposition in Position drei des Codons, gefolgt von Veränderungen der Basenkomposition an Position eins. Trotzdem ist der genetische Code quasi universell, abweichende Codonzuordnungen finden sich jedoch z.B. bei Mitochondrien, Mycoplasma und einigen Protozoen. Die Häufigkeit, mit der Codonen in Genen vorkommen, schwankt zwischen den taxonomischen Gruppen beträchtlich. Die Codonpräferenzen von E. coli und Salmonella typhimurium sind sich relativ ähnlich, die der von ihnen taxonomisch entfernte Gattung Bacillus speziell die Spezies B. subtilis weichen von beiden stark ab. Innerhalb des genetischen Codes gibt es synonyme Codonen, die für dieselbe Aminosäure codieren. Die Verwendung dieser synonymen Codonen in den verschiedenen Organismen erfolgt nicht mit vergleichbarer Häufigkeit, das heißt einige werden bevorzugt eingebaut. Zusätzlich variiert die Codon- Häufigkeiten noch innerhalb einer Species zwischen verschiedenen Genen, je nach- dem wie stark diese Gene exprimiert werden sollen. In bestimmten Genen tritt speziesspezifisch eine Teilmenge der Codonen bevorzugt auf. Diese Verzerrung der Codon- Häufigkeiten ist, wie gesagt, positiv korreliert mit der Genexpression. Mögliche Ursachen für diese Verzerrung der Codon-Häufigkeiten sind die unterschiedlichen Konzentrationen der tRNAs, die Aufrechterhaltung der maximalen Elongationsrate, die Kosten für das Korrekturlesen sowie unterschiedliche Translationsraten der Codonen etc.. Diese Verzerrung der Codon-Häufigkeiten wird als "Strategie" interpretiert, die Wachstumsraten zu optimieren. Da in den verschiedenen Organismen ein unterschiedlicher Codongebrauch für dieselbe Aminosäure verwendet wird, das heißt die Codonen anderes abgebildet werden, gibt es bei der Expression einer definierten aus einem Orga- nismus stammenden Sequenz in einem anderen Organismus immer wieder unvorhersehbare Überraschungen, das heißt eine Sequenz kann plötzlich deutlich stärker oder schwächer oder gar nicht mehr exprimiert werden. Häufig erfolgt auch trotz Anpassung des genetischen Codes der Sequenzen auf den Wirtsorganismus keine Expression der Sequenzen. Um so unerwarteter war es, dass die erfindungsgemäßen Sequenzen schon nach einer Änderung von ca. 0,5 % der Codonen exprimiert wurden. Da der genetische Code dem Fachmann geläufig ist ebenso wie der Codongebrauch unterschiedlicher Gattungen und Arten und da für die Codonanpassung Algorithmen zur Verfügung stehen, kann er eine Anpassung der erfindungsgemäßen Sequenz an das condon-usage des Wirtsorganismus vornehmen. Beispiele für eine derartige Übersetzung sind den verwendeten Primern I und II zu entnehmen.The mRNA-instructed process of translation into a protein is influenced by the codon usage of each special organism. The function f (x) -> y, with x from the set of codons, the genetic code, y from the set of amino acids, is noted here, f is a function that maps each codon exactly to an amino acid. This mapping is not unambiguous in the sense of mathematics, that is, several codons code for the same amino acid. The genetic code is called degenerate because some amino acids are encoded by several (synonymous) codons. A specific tRNA does not exist for each codon, modified bases can be incorporated at position one of the anticodon and mismatches are permitted at the third position of the codon in the codon / anticodon complex (Crick's wobble rule). ' The information content of the three base positions in the codon is not the same, the highest information content applies in position 2, followed by position 1 followed by position 3. Therefore a mutation of the third base in the codon often does not change the amino acid composition, a mutation in the first Base position often leads to the incorporation of an amino acid with similar properties, a mutation of the middle base often causes the incorporation of an amino acid with different properties. The least effects on the amino acid composition of the proteins thus have changes in the base composition in position three of the codon, followed by changes in the base composition in position one. Nevertheless, the genetic code is almost universal, but different codon assignments can be found, for example, in mitochondria, mycoplasma and some protozoa. The frequency with which codons occur in genes varies considerably between taxonomic groups. The codon preferences of E. coli and Salmonella typhimurium are relatively similar; the genus Bacillus, which is taxonomically distant from them, specifically the species B. subtilis, differ greatly from both. Within the genetic code, there are synonymous codons that code for the same amino acid. The use of these synonymous codons in the different organisms does not occur with a comparable frequency, that is, some are preferably incorporated. In addition, the codon frequencies vary within a species between different genes, depending on how strongly these genes are to be expressed. In certain genes, a subset of the codons occurs preferentially, depending on the species. As already mentioned, this distortion of the codon frequencies is positively correlated with the gene expression. Possible causes for this distortion of the codon frequencies are the different concentrations of the tRNAs, the maintenance of the maximum elongation rate, the cost of proofreading and different translation rates of the codons etc. This distortion of the codon frequencies is interpreted as a "strategy", the growth rates to optimize. Since different codon usage is used for the same amino acid in different organisms, i.e. the codons are mapped differently, there is a defined expression from an organ unpredictable surprises in another organism, that is, a sequence can suddenly be expressed significantly more or less or not at all. Despite the adaptation of the genetic code of the sequences to the host organism, the sequences are often not expressed. It was all the more unexpected that the sequences according to the invention were expressed after a change of approximately 0.5% of the codons. Since the genetic code is familiar to the person skilled in the art, as is the codon use of different genera and species, and since algorithms are available for the codon adaptation, it can adapt the sequence according to the invention to the condon usage of the host organism. Examples of such a translation can be found in the primers I and II used.
Vorteilhaft wird zur Verbesserung der Expression der im Verfahren verwendeten vorteilhaften Nukleinsäuren SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 und SEQ ID NO: 11 in einem transgenen (Wirts)organismus die Sequenz in der Weise verändert, dass der codon- usage nach dem Startkodon so verändert wird, dass er optimal an den codon-usage des zur Expression verwendeten eurkaryontischen nicht-humanen Organismus ange- passt ist und dadurch optimal exprimiert wird. Diese Veränderung kann vorteilhaft mit Hilfe der folgenden Primer erfolgen, wobei die Primer I vorteilhaft für die Veränderung der Bifidobakteriumsequenz (SEQ ID NO: 9) und die Primer II vorteilhaft für die Verän- derung der Lactobacillussequenz (SEQ ID NO: 11 ) verwendet werden:To improve the expression of the advantageous nucleic acids SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11 used in the method in a transgenic (host) organism, the sequence is advantageously changed in such a way that the codon usage after Start codon is changed in such a way that it is optimally adapted to the codon usage of the eurkaryotic non-human organism used for expression and is thus optimally expressed. This change can advantageously be carried out with the aid of the following primers, the primers I advantageously being used for changing the bifidobacterium sequence (SEQ ID NO: 9) and the primers II advantageously being used for changing the lactobacillus sequence (SEQ ID NO: 11):
Primer I:Primer I:
BBI-Kpnla: GGT ACC ATG GGT TAG TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCTBBI-Kpnla: GGT ACC ATG GGT TAG TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCT
TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GTT G (5'Primer)TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GTT G (5'Primer)
BBI-Xholb: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG (3'Primer) Primer II:BBI-Xholb: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG (3'Primer) Primer II:
LRI-EcoRla: GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G (5'Primer)LRI-EcoRla: GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G (5'Primer)
LRI-Xholb: CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTCLRI-Xholb: CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC
(3'Primer) Der zur Veränderung von SEQ ID NO: 7 (Propionibakteriumsequenz) verwendete Primer ist den Beispielen zu entnehmen. Die korrespondierenden ursprünglichen Aminosäuresequenzen der Sequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 und SEQ ID NO: 11 sind den Sequenzen SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10 und SEQ ID NO: 12 zu entnehmen. Mit einem entsprechenden Vorgehen lassen sich auch die Sequenzen SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 und SEQ ID NO: 5 weiter verändern. Durch diese Veränderung des codon-usage wird eine zusätzliche Aminosäure in die Aminosäuresequenzen eingefügt (siehe SEQ ID NO: 4 und SEQ ID NO: 6), wobei jedoch die sonstige Aminosäuresequenz erhalten bleibt. Weiterhin wird eine Schnittstelle in die Nukleinsäure(n) für ein Restriktionsenzym eingefügt. Die Veränderung führt zu folgenden geänderten Nukleinsäuresequenzen:(3'Primer) The primer used to change SEQ ID NO: 7 (propionibacterium sequence) can be found in the examples. The corresponding original amino acid sequences of the sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11 can be found in the sequences SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 12. With a corresponding procedure, the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 5 can also be changed further. This change in the codon usage adds an additional amino acid to the amino acid sequences (see SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6), but the other amino acid sequence is retained. Furthermore, an interface is inserted into the nucleic acid (s) for a restriction enzyme. The change leads to the following changed nucleic acid sequences:
BBI (Bifidobacteriumssequenz): atgggttactactcctccggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtgttg (modifiziert)BBI (Bifidobacterium sequence): atgggttactactcctccggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtgttg (modified)
atg--tactacagcagcggcaactatgaggcgtttgcccgtccgaagaagccagccggcgtag (Original) LRI (Lactobacillussequenz): atgggttactactccaacggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtg (modifiziert) atg--tattattcaaacgggaattatgaagcctttgctcgaccaaagaagcctgctggcg.. (Original).atg - tactacagcagcggcaactatgaggcgtttgcccgtccgaagaagccagccggcgtag (Original) LRI (Lactobacillussequenz): atgggttactactccaacggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtg (modified) atg - tattattcaaacgggaattatgaagcctttgctcgaccaaagaagcctgctggcg .. (original).
Für eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft für eine optimale Expression heterologer Gene in einem Organismus die Nukleinsäuresequenzen entspre- chend des im Organismus verwendeten spezifischen "codon usage" vollständig zu verändern. Dies führt vorteilhaft zu einer weiteren Steigerung der Expression, neben der Sequenzveränderung über den vorgenannten Primer.For a further embodiment of the invention it is advantageous for an optimal expression of heterologous genes in an organism to completely change the nucleic acid sequences in accordance with the specific "codon usage" used in the organism. This advantageously leads to a further increase in expression, in addition to the sequence change via the aforementioned primer.
Die unter Punkt (c) beschriebenen Nukleinsäuresequenzen weisen vorteilhaft nur ein weiteres Codontriplett auf. Dies führt zu einer um eine Aminosäure verlängerte Amino- säuresequenz der Isomerase. Prinzipiell ist auch eine Veränderung der Sequenz ohne eine Verlängerung der Nukleinsäure- und Aminosäuresequenz möglich. Im vorliegenden Fall wurde durch die Verlängerung das Codon GGT nach dem Startcodon ATG eingeführt. Die sich dadurch bildende Basensequenz ATGG gilt als consensus- Sequenz, die sich vorteilhaft auf die Translation also vorteilhaft auf die Proteinsynthese auswirkt.The nucleic acid sequences described under point (c) advantageously have only one further codon triplet. This leads to an amino acid sequence of the isomerase being extended by one amino acid. In principle, it is also possible to change the sequence without extending the nucleic acid and amino acid sequence. In the present case, the codon GGT was introduced after the start codon ATG by the extension. The ATGG base sequence which is thereby formed is considered to be a consensus sequence which has an advantageous effect on translation, that is to say an advantageous effect on protein synthesis.
Der so hergestellte Organismus kann dann vorteilhaft angezogen und nach Anzucht wie oben beschrieben geerntet werden. Anschließend können die im Organismus enthaltenen Öle, Lipide und/oder Fettsäuregemische isoliert werden und wie beschrieben weiter behandelt werden.The organism produced in this way can then advantageously be grown and harvested as described above after cultivation. The oils, lipids and / or fatty acid mixtures contained in the organism can then be isolated and further treated as described.
Vor der Anzucht und Ernte oder während der Anzucht kann jedoch vorteilhaft noch Linolsaure und/oder Linolensäure und/oder weitere mehrfach ungesättigte Cι8-, C20- und/oder C22-Fettsäuren gefüttert werden, so dass dadurch der Gehalt an konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindun- gen vorteilhaft an CLA im Organismus oder im Anzuchtmedium des Organismus gesteigert werden kann. Anschließend kann der nach (a), (b) oder (c) hergestellte Organismus angezogen und geerntet werden. Es ist jedoch in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auch möglich den nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus direkt oder nach Anzucht zu ernten und mit diesem entweder nach Aufschluss des Organismus oder ohne Auf- schluss eine Umsetzung von Linolsaure und/oder Linolensäure und/oder weitere mehr- fach ungesättigte Cι8-, C20- und/oder C22-Fettsäuren zu konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen vorteilhaft eine Umsetzung von Linolsaure zu CLA in vitro durchzuführen.Before cultivation and harvest or during cultivation, however, linoleic acid and / or linolenic acid and / or other polyunsaturated C 8 -, C 20 - and / or C 22 fatty acids can advantageously be fed, so that the content of conjugated polyunsaturated is thereby Fatty acids with at least two advantageously three double bonds can advantageously be increased to CLA in the organism or in the culture medium of the organism. The organism produced according to (a), (b) or (c) can then be grown and harvested. In a further advantageous embodiment of the invention, however, it is also possible to harvest the organism produced according to (a), (b) or (c) directly or after cultivation and to convert linoleic acid with it either after digestion of the organism or without digestion and / or linolenic acid and / or further polyunsaturated C 8 -, C 20 - and / or C 22 fatty acids to conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds advantageously to convert linoleic acid to CLA in vitro.
Im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in den erfindungsgemäßen Verfahren (der Singular soll hier den Plural mit umfassen) werden bevorzugt SEQ ID NO: 1 und ihre Deri- vate verwendet.In the method according to the invention or in the methods according to the invention (the singular is intended to include the plural here), SEQ ID NO: 1 and their derivatives are preferably used.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist die Verwendung des vorgenannten Öls, Lipids oder der Fettsäurezusammensetzung in Futtermitteln, Nahrungsmitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika.Another embodiment of the invention is the use of the aforementioned oil, lipid or fatty acid composition in animal feed, food, cosmetics or pharmaceuticals.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einer weiteren Ausführungsform deshalb ein Ver- fahren zur Herstellung einer Lebensmittel-, Nahrungsergänzungsmittel-, Tierfuttermittel- oder Arzneimittelzubereitung, umfassend die Zugabe einer konjugierten und/oder nicht-konjugierten trans/cis Octadecadiensäure, Octadecatriensäure, Octadecatetraen- säure, Eicosatriensäure, Eicosatetraensäure, Eicosapentaensäure, Docosatriensäure, Docosatetraensäure, Docosapentaensäure und/oder Docosahexaensäure zur Zuberei- tung. Vorzugsweise hat die genannte trans/cis Octadecatriensäure eine c9,t11-, t10,c12- oder 11 E,13E,15Z- -Konfiguration.In a further embodiment, the present invention therefore relates to a method for producing a food, dietary supplement, animal feed or pharmaceutical preparation, comprising the addition of a conjugated and / or non-conjugated trans / cis octadecadienoic acid, octadecatrienoic acid, octadecatetraenoic acid, eicosatrienoic acid , Eicosatetraenoic acid, eicosapentaenoic acid, docosatrienoic acid, docosatetraenoic acid, docosapentaenoic acid and / or docosahexaenoic acid for preparation. Preferably said trans / cis octadecatrienoic acid has a c9, t11, t10, c12 or 11E, 13E, 15Z configuration.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einzelner biologisch aktiver Isomere der vorgenannten Fettsäuren in vorteilhaften Pflanzen. Bevorzugt lassen sich einzelne biologisch aktive CLA Isomere herstellen. Vorteilhaft wird das Isomerase-Gen entweder in unveränderter Form oder in Fusion mit anderenFurthermore, the present invention relates to a process for the production of individual biologically active isomers of the aforementioned fatty acids in advantageous plants. Individual biologically active CLA isomers can preferably be produced. The isomerase gene is advantageous either in unchanged form or in fusion with others
Genfragmenten so exprimiert, dass das Protein entweder im Cytosol, im Chloroplasten bzw. mit Membranen assoziiert vorliegt oder an Oleosomen gebunden ist. Die Expression der verwendeten Isomerasen kann vorteilhaft in allen Teilen der Pflanze wie Wurzel, Stiel, Blatt, Blüte, Knospe oder Samen erfolgen, vorteilhaft im Samen dieser Pflanzen.Gene fragments expressed so that the protein is either present in the cytosol, in the chloroplast or associated with membranes or is bound to oleosomes. The expression of the isomerases used can advantageously take place in all parts of the plant, such as roots, stems, leaves, flowers, buds or seeds, advantageously in the seeds of these plants.
Durch die enzymatische Aktivität der heterolog exprimierten im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Isomerasen werden die als Substrat (= Edukt) verwendeten Fettsäuren in die entsprechenden konjugierten Fettsäuren umgesetzt, dabei können zwei oder mehrere der Doppelbindungen in den Fettsäuremolekülen durch die enzy- matische Reaktion in Konjugation gebracht werden, vorteilhaft werden zwei oder drei Doppelbindungen zueinander in Konjugation gebracht. Vorteilhaft wird Linolsaure in das c9,t11- oder t10,c12-CLA Isomer umgesetzt. Neben diesen konjugierten Doppelbindungen können noch weitere Doppelbindungen im Fettsäuremolekül enthalten sein, die nicht in Konjugation liegen. Im Prinzip können aber auch alle Doppelbindungen eines umgesetzten Fettsäuremoleküis in Konjugation sein. Die so hergestellten konjugierten und/oder nicht-konjugierten Fettsäuren können in die Membranen der Pflan- zenzellen und/oder in verschiedene Lipide z.B. in die Triglyceride eingebaut werden und im Samenöl gelagert werden.The enzymatic activity of the heterologously expressed isomerases used in the process according to the invention converts the fatty acids used as the substrate (= educt) into the corresponding conjugated fatty acids. Two or more of the double bonds in the fatty acid molecules can be conjugated by the enzymatic reaction, two or three double bonds are advantageously conjugated to one another. Linoleic acid is advantageously converted into the c9, t11 or t10, c12-CLA isomer. In addition to these conjugated double bonds, other double bonds which are not in conjugation can also be present in the fatty acid molecule. In principle, however, all double bonds of a converted fatty acid molecule can also be in conjugation. The conjugated and / or non-conjugated fatty acids thus produced can enter the membranes of the plant cells and / or in various lipids, for example, be incorporated into the triglycerides and stored in the seed oil.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Lebensmittel-, Nahrungsergänzungsmittel-, Tierfuttermittel- oder Arzneimittelzubereitung, enthaltend konjugierte mehrfach ungesättigte Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speziell enthaltend konjugierte Linolsaure.The present invention therefore also relates to a food, dietary supplement, animal feed or pharmaceutical preparation containing conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds specifically containing conjugated linoleic acid.
Erfindungsgemäße Zubereitungen eignen sich hervorragend als Nahrungsmittel- oder Futterzusatz, z.B. in Diäten oder bei der Tiermast. So können diese in Kombination oder auch alleine mit einer reduzierten Kalorienaufnahme zur Unterstützung einer Diät, z.B. zur Reduzierung des Körpergewichts beim Menschen, eingesetzt werden, die vorteilhaft auch die Essgewohnheiten beeinflusst. Die verbesserte Verwertung der zugenommenen Nahrung führt zu einer Reduktion des Nahrungsmittelsverbrauchs, was besonders in wenig entwickelten Regionen mit Nahrungsmittelknappheit oder in Extremsituationen (Krankheiten, Leistungssport) vorteilhaft sein kann. Erfindungsgemäße Zubereitungen können auch ökonomisch und ökologisch vorteilhaft in der Tierernährung, insbesondere für eine Reduzierung der Futtermenge eingesetzt werden.Preparations according to the invention are outstandingly suitable as a food or feed additive, e.g. in diets or on animal fattening. They can be used in combination or alone with a reduced calorie intake to support a diet, e.g. to reduce body weight in humans, which also has an advantageous effect on eating habits. The improved utilization of the increased food leads to a reduction in food consumption, which can be particularly advantageous in less developed regions with food shortages or in extreme situations (illnesses, competitive sports). Preparations according to the invention can also be used economically and ecologically advantageously in animal nutrition, in particular for reducing the amount of feed.
Neben den konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speziell der konjugierten Linolsaure können verschiede- ne andere gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren z.B. Linolsaure, Linolensäure, Pal- mitinsäure enthalten sein. Insbesondere kann je nach Herstellungsverfahren der Anteil der verschiedenen Fettsäuren in den Ölen, Lipiden oder Fettsäuregemischen schwanken. Jedes Fettsäuremuster, ist von der erfindungsgemäßen Zubereitung umfasst, insbesondere Fettsäuremuster, die bei der Herstellung von Öl aus pflanzlichem Material entstehen. Bevorzugt ist, dass die Öle, Lipide oder Fettsäuregemische eine möglichst geringe Streuung an unterschiedlichen Fettsäuren enthalten bzw. dass die Anzahl an verschiedenen Fettsäuren gering ist. In einer weiteren Ausführungsform enthält die genannte Zubereitung weitere Additive.In addition to the conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, especially the conjugated linoleic acid, various other saturated or unsaturated fatty acids e.g. Linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid may be included. In particular, the proportion of the different fatty acids in the oils, lipids or fatty acid mixtures can vary depending on the production process. Every fatty acid pattern is encompassed by the preparation according to the invention, in particular fatty acid patterns which arise in the production of oil from vegetable material. It is preferred that the oils, lipids or fatty acid mixtures contain as little scatter as possible of different fatty acids or that the number of different fatty acids is small. In a further embodiment, the preparation mentioned contains further additives.
Unter dem Begriff "Additive" werden weitere für die Ernährung oder Gesundheit vorteil- hafte Zusätze verstanden, z.B. "Nährstoffe" oder "Wirkstoffe". Die Zubereitung kann ein oder mehr Additive für die tierische oder menschliche Ernährung oder Behandlung enthalten und damit verdünnt oder gemischt werden. Additive können zusammen mit oder getrennt von dem Futtermittel, Nahrungsmittel, Nahrungsergänzungsmittel oder Arzneimittel verabreicht werden. Eine Lebensmittel-, Nahrungsergänzungsmittel-, Tierfut- ter- oder Arzneimittelzubereitung beinhaltet keine Additive oder keine Mengen von Additiven, die für die tierische oder menschliche Ernährung als schädlich angesehen werden können.The term "additives" is understood to mean further additives which are advantageous for nutrition or health, e.g. "Nutrients" or "active ingredients". The preparation can contain one or more additives for animal or human nutrition or treatment and can be diluted or mixed therewith. Additives can be administered together with or separately from the feed, food, dietary supplement or pharmaceutical. A food, dietary supplement, animal feed or pharmaceutical preparation contains no additives or no amounts of additives which can be considered harmful to animal or human nutrition.
Unter "Nährstoffe" werden solche Zusätze verstanden, die für die Ernährung von Menschen oder Tieren vorteilhaft sind. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Zube- reitung daher auch Vitamine, z.B. die Vitamine A, B1, B2, B6, B12, C, D3, und/oder E, Folsäure, Nicotinsäure, Pantothensäure, Taurin, Carboxylsäuren, z.B. Tricarbonsäu- ren, Citrat, Isocitrat, trans/cis Aconitat, und/oder homo-Citrat, Enzyme, z.B. Phytasen, Carotinoide, Mineralien, z.B. P, Ca, Mg, Mn und/oder Fe, Proteine, Kohlenhydrate, Fette, Aminosäuren und/oder Spurenelemente Sn. Die Zubereitung kann auch“Nutrients” are understood to mean additives which are advantageous for the nutrition of humans or animals. The accessory according to the invention preferably contains Therefore vitamins, for example vitamins A, B1, B2, B6, B12, C, D3, and / or E, folic acid, nicotinic acid, pantothenic acid, taurine, carboxylic acids, eg tricarboxylic acids, citrate, isocitrate, trans / cis aconitate , and / or homo-citrate, enzymes, eg phytases, carotenoids, minerals, eg P, Ca, Mg, Mn and / or Fe, proteins, carbohydrates, fats, amino acids and / or trace elements Sn. The preparation can also
Brenztraubensäure, L-Carnitin, Liponsäure, Coenzyme Q10, Aminocarbonsäuren, wie z.B. Kreatin, enthalten.Pyruvic acid, L-carnitine, lipoic acid, Coenzyme Q10, aminocarboxylic acids, e.g. Creatine.
Unter "Wirkstoffe" werden solche Stoffe verstanden, die die Anwendung der erfinderischen Zubereitung als Arzneimittel unterstützen oder deren Wirkung der Behandlung von Krankheiten, insbesondere der Behandlung von Krebs, Diabetes, AIDS, Allergien und kardiovaskuläre Erkrankungen, dient (s. auch unten)."Active ingredients" are understood to mean those substances which support the use of the inventive preparation as a pharmaceutical or whose effect is used to treat diseases, in particular the treatment of cancer, diabetes, AIDS, allergies and cardiovascular diseases (see also below).
Folglich kann die erfindungsgemäße Zubereitung auch Konservierungsstoffe, Antibiotika, antimikrobielle Zusätze, Antioxidantien, Chelatbildner, inerte Gase, physiologisch unbedenkliche Salze usw. umfassen. Der Fachmann weiß die für die jeweilige Ver- wendung als Arzneimittel, Tierfutter, Nahrungsergänzungsmittel -oder Lebensmittel- Zusatz geeigneten Additive der Zubereitung hinzuzufügen oder durch einfache, im Stand der Technik bekannte Tests zu ermitteln.Consequently, the preparation according to the invention can also comprise preservatives, antibiotics, antimicrobial additives, antioxidants, chelating agents, inert gases, physiologically acceptable salts, etc. The person skilled in the art knows how to add the additives suitable for the particular use as a pharmaceutical, animal feed, food supplement or food additive to the preparation or to determine them by simple tests known in the prior art.
Unter "Additiven" werden auch Antioxidationsmittel verstanden. Antioxidationsmittel sind z.B. vorteilhaft, um die Doppelbindungen der Fettsäuren vor Oxidation zu schüt- zen. Jedoch ist auch die allgemeine gesundheitsfördernde Wirkung von Antioxidati- onsmitteln bekannt. So wird in der Tierernährung als Antioxidationsmittel Ethoxyquin verwendet, ansonsten werden auch gamma- und alpha-Tocopherole, Tocotrienol, Rosmarinextrakt, natürlich vorkommende Polyphenole, z.B. Flavonoide, Isoflavone und Carotinoide eingesetzt. In einer weiteren Ausführungsform enthält die genannte Zubereitung weitere vielfach ungesättigte Fettsäuren (PUFAs). Unter dem Begriff "Fettsäure" wird eine unverzweigte Carbonsäure mit geradzahliger Kohlenstoffzahl und 12 bis 22 vorteilhaft 16 bis 22 Kohlenstoffatomen verstanden. Unter "ungesättigter Fettsäure" wird erfindungsgemäß eine Fettsäure mit mindestens zwei Doppelbindungen verstanden. Unter "konjugierter, un- gesättigter Fettsäure" wird hierin eine ungesättigte Fettsäure mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen, die in Konjugation zu einander stehen, verstanden. Vorzugsweise enthält die Zubereitung Omega-3-Fettsäuren, z.B. Alphalinolensäure, Doco- satrieensäure, Docosatetraensäure, Docosahexaensäure, Docosapentaensäure, und/oder Eicosatriensäure, Eicosatetraensäure, Eicosapentaeinsäure, Dimorphencol- säure, Parinarsäure, und/oder bevorzugt konjugierte Linolensäure."Additives" are also understood to mean antioxidants. Antioxidants are e.g. advantageous to protect the double bonds of the fatty acids from oxidation. However, the general health-promoting effects of antioxidants are also known. For example, ethoxyquin is used as an antioxidant in animal nutrition, otherwise gamma and alpha tocopherols, tocotrienol, rosemary extract, naturally occurring polyphenols, e.g. Flavonoids, isoflavones and carotenoids are used. In a further embodiment, the preparation mentioned contains further polyunsaturated fatty acids (PUFAs). The term “fatty acid” is understood to mean an unbranched carboxylic acid with an even number of carbon atoms and 12 to 22 advantageously 16 to 22 carbon atoms. According to the invention, “unsaturated fatty acid” means a fatty acid with at least two double bonds. “Conjugated unsaturated fatty acid” is understood here to mean an unsaturated fatty acid with at least two advantageously three double bonds which are conjugated to one another. Preferably the preparation contains omega-3 fatty acids, e.g. Alphalinolenic acid, docosatrienic acid, docosatetraenoic acid, docosahexaenoic acid, docosapentaenoic acid, and / or eicosatrienoic acid, eicosatetraenoic acid, eicosapentaenoic acid, dimorphencolic acid, parinaric acid, and / or preferably conjugated linolenic acid.
Den genannten Zubereitungen können auch Geschmacksstoffe zugesetzt sein.Flavorings can also be added to the preparations mentioned.
In Lebensmitteln kann die Zubereitung mit üblichen Nahrungskomponenten kombiniert werden. Diese umfassen pflanzliche aber auch tierische Produkte, insbesondere Zucker gegebenenfalls in Form von Sirups, Fruchtzubereitungen, wie Fruchtsäfte, Nektar, Fruchtpulpen, Pürees oder getrocknete Früchte; Getreideprodukte sowie Stärken der genannten Getreide; Milchprodukte, wie Milcheiweiß, Molke, Joghurt, Lecitin und Milchzucker.In food, the preparation can be combined with common food components. These include vegetable but also animal products, in particular sugar, optionally in the form of syrups, fruit preparations, such as fruit juices, nectar, fruit pulps, purees or dried fruits; Cereal products and starches of the mentioned cereals; Dairy products such as milk protein, whey, yogurt, lecithin and milk sugar.
In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Zubereitung für Verwendung in der Tierernährung geeignet und enthält z.B. Zuschlagstoffe. Unter "Zuschlagstoffen" werden Stoffe verstanden, die der Verbesserung der Produkteigenschaften, wie Staubverhalten, Fließeigenschaften, Wasseraufnahmefähigkeit und Lagerstabilität dienen. Beispiele für solche Zuschlagstoffe und/oder Mischungen davon können auf der Basis von Zuckern z.B. Lactose oder Maltodextrin, auf der Basis von Getreide- oder Hülsenfruchtprodukten z.B. Maisspindelmehl, Weizenkleie und Soja- schrot, auf der Basis von Mineralsalzen u.a. Calcium-, Magnesium-, Natrium-, Kaliumsalze oder auf der Basis von Kieselsäuren wie Kieselgel sein.In one embodiment, the preparation according to the invention is suitable for use in animal nutrition and contains e.g. Aggregates. "Aggregates" are understood to mean substances which serve to improve the product properties, such as dust behavior, flow properties, water absorption and storage stability. Examples of such additives and / or mixtures thereof can be based on sugars e.g. Lactose or maltodextrin, based on cereal or legume products e.g. Corn spindle flour, wheat bran and soybean meal, based on mineral salts, etc. Calcium, magnesium, sodium, potassium salts or based on silicas such as silica gel.
Unter dem Begriff "Öl" oder "Fett" wird ein Fettsäuregemisch verstanden, das ungesättigte, gesättigte, vorzugsweise veresterte Fettsäure(n) enthält. Bevorzugt ist, dass das Öl oder Fett einen hohen Anteil an ungesättigter, konjugierter und/oder nicht- konjugierter veresterter Fettsäure(n), insbesondere konjugierter Linolsaure aber auch anderen ungesättigten Fettsäuren wie beispielsweise γ-Linolensäure, Dihomo-γ- linolensäure, Arachidonsäure, α-Linolensäure, Stearidonsäure, Eicosatetraensäure oder Eicosapentaensäure hat. Vorzugsweise ist der Anteil an ungesättigten konjugierten und/oder nicht-konjugierten mehrfach ungesättigten veresterten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen ungefähr 30 Gew.-%, mehr bevorzugt ist ein Anteil von 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt ist ein Anteil von 60 Gew.-%, 70 Gew.-%, 80 Gew.-% oder mehr. Zur Bestimmung kann z.B. der Anteil an Fettsäure nach Überführung der Fettsäuren in die Methylestern durch Umesterung gaschroma- tographisch bestimmt werden. Das Öl oder Fett kann weiterhin verschiedene andere gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren, z.B. CLA, Palmitin-, Stearin-, Linol-, Linolen-, Ölsäure etc., enthalten. Insbesondere kann je nach Ausgangsorganismus speziell nach Ausgangspflanze der Anteil der verschiedenen Fettsäuren in dem Öl oder Fett schwanken.The term "oil" or "fat" is understood to mean a fatty acid mixture which contains unsaturated, saturated, preferably esterified fatty acid (s). It is preferred that the oil or fat has a high proportion of unsaturated, conjugated and / or non-conjugated esterified fatty acid (s), in particular conjugated linoleic acid but also other unsaturated fatty acids such as γ-linolenic acid, dihomo-γ-linolenic acid, arachidonic acid, α - Has linolenic acid, stearidonic acid, eicosatetraenoic acid or eicosapentaenoic acid. The proportion of unsaturated conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated esterified fatty acids with at least two advantageously three double bonds is approximately 30% by weight, more preferred is a proportion of 50% by weight, even more preferred is a proportion of 60 % By weight, 70% by weight, 80% by weight or more. For the determination e.g. the proportion of fatty acid after conversion of the fatty acids into the methyl esters can be determined by gas chromatography by transesterification. The oil or fat can also contain various other saturated or unsaturated fatty acids, e.g. CLA, palmitic, stearic, linoleic, linolenic, oleic acid etc. included. In particular, depending on the starting organism, especially the starting plant, the proportion of the different fatty acids in the oil or fat can fluctuate.
Die im Verfahren hergestellten konjugierten und/oder nicht konjugierten mehrfach un- gesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen können in den eurkaryontischen transgenen Organismen in Form ihrer Sphingolipide, Phosphoglyceride, Lipide, Glycolipide, Phospholipide, Monoacylglycerin, Diacylglyce- rin, Triacylglycerin oder sonstige Fettsäureester oder in Form der freien Fettsäure vorliegen. Aus den so im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen lassen sich die enthaltenden konjugierten und/oder nicht konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen und/oder weitere Fettsäuren beispielsweise über eine Alkalibehandlung beispielsweise wässrige KOH oder NaOH oder saure Hydrolyse vorteilhaft in Gegenwart eines Alkohols wie Methanol oder Ethanol oder über eine enzymatische Abspaltung freisetzen und isolieren über beispielsweise Phasentrennung und anschließender Ansäuerung über z.B. H2SO4. Die Freisetzung der Fettsäuren kann auch direkt ohne die vorhergehend beschriebene Aufarbeitung erfolgen.The conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds produced in the process can be found in the eurkaryotic transgenic organisms in the form of their sphingolipids, phosphoglycerides, lipids, glycolipids, phospholipids, monoacylglycerol, diacylglycerol, triacylglycerol or other fatty acid glycerol or in the form of the free fatty acid. The conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids containing at least two advantageously three double bonds and / or further fatty acids, for example via an alkali treatment, for example aqueous KOH or NaOH or acid hydrolysis, can advantageously be obtained from the compounds prepared in the process according to the invention in the presence of an alcohol such as Release and isolate methanol or ethanol or via an enzymatic cleavage, for example by phase separation and subsequent acidification using, for example, H 2 SO 4 . The The fatty acids can also be released directly without the workup described above.
Werden die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten konjugierten und/oder nicht konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen in Futtermitteln verabreicht, so können sie einzeln oder in Kombination mit anderen Stoffen im Futtermittel verabreicht werden, die aktiven Verbindungen z.B. die vorgenannten Fettsäuren können als Reinsubstanz oder Stoffgemische oder flüssige oder feste Extrakte zusammen mit üblichen weiteren Futtermittelbestandteilen oder anderen aktiven Verbindungen wie Vitamine, Carotinoide etc. verabreicht werden. Beispiele üblicher Futtermittelbestandteile sind: Mais, Gerste, Weizen, Hafer, Roggen, Tritikale, Sorghum, Reis und Kleien, Grieskleien sowie Mehle dieser Getreidearten, Sojabohnen, Sojaprodukte wie Sojaextraktionsschrot, Raps, Rapsextraktionsschrot, Baumwollsaat und Extraktionsschrot, Sonnenblumen, Sonnenblumenextraktionsschrot, Leinsaat, Leinextraktionsschrot, Expeller von Ölsaaten, Ackerbohnen, Erbsen, Gluten, Gelatine, Tapioka, Hefen, Single Cell Protein, Fischmehl, Salze, Mineralstoffe, Spurenelemente, Vitamine, Aminosäuren, Öle/Fette und dergleichen. Vorteilhafte Zusammensetzungen werden z.B. in Jeroch, H. et al. Ernährung landwirtschaftlicher Nutztiere, UTB beschrieben.If the conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids produced in the process according to the invention are administered with at least two advantageously three double bonds in feed, they can be administered individually or in combination with other substances in the feed, the active compounds e.g. the above-mentioned fatty acids can be administered as pure substance or substance mixtures or liquid or solid extracts together with customary further feed ingredients or other active compounds such as vitamins, carotenoids etc. Examples of common feed ingredients are: maize, barley, wheat, oats, rye, tritale, sorghum, rice and bran, semolina as well as flours of these cereals, soybeans, soy products such as soybean meal, rapeseed, rapeseed meal, cottonseed and extraction meal, sunflower, sunflower extract, sunflower extract , Oilseed expeller, field beans, peas, gluten, gelatin, tapioca, yeast, single cell protein, fish meal, salts, minerals, trace elements, vitamins, amino acids, oils / fats and the like. Advantageous compositions are e.g. in Jeroch, H. et al. Nutrition of farm animals, UTB described.
Die erfindungsgemäße Zubereitung kann als Pulver, Granulat, Pellet, Extrudate mit einem Überzug versehen ("coated") und/oder als Kombinationen davon vorliegen. Die Zubereitung des erfindungsgemäßen Tierfutters, beispielsweise durch umhüllende Verbindungen, dient z.B. zur Verbesserung der Produkteigenschaften, wie Staubverhalten, Fließeigenschaften, Wasseraufnahmefähigkeit und Lagerstabilität. Solche Zubereitungen sind im Stand der Technik weitreichend bekannt. So werden in der Tierer- nährung z.B. Blöcke aus einer festen, kohesiven, die Form behaltenden Masse von mehreren Kilos verwendet.The preparation according to the invention can be provided as a powder, granulate, pellet, extrudate with a coating ("coated") and / or as combinations thereof. The preparation of the animal feed according to the invention, for example by enveloping compounds, is used e.g. to improve product properties such as dust behavior, flow properties, water absorption and storage stability. Such preparations are widely known in the prior art. For example, in animal nutrition Blocks of a solid, cohesive, shape-retaining mass of several kilos are used.
Tierernährungen werden so zusammengesetzt, dass der entsprechende Bedarf an Nährstoffen für die jeweilige Tierart optimal gedeckt wird. Im allgemeinen werden pflanzliche Futtermittelkomponenten wie Mais-, Weizen- oder Gerstenschrot, Soja- vollbohnenschrot, Sojaextraktionsschrot, Leinextraktionsschrot, Rapsextraktionsschrot, Grünmehl oder Erbsenschrot als Rohproteinquellen gewählt. Um einen entsprechenden Energiegehalt des Futtermittels zu gewährleisten, werden Sojaöl oder andere tierische oder pflanzliche Fette zugegeben. Da die pflanzlichen Proteinquellen einige essentielle Aminosäuren nur in unzureichender Menge beinhalten, werden Futtermittel häufig mit Aminosäuren angereichert. Hierbei handelt es sich vor allem um Lysin,Animal nutrition is composed in such a way that the corresponding nutrient requirements for the respective animal species are optimally covered. In general, vegetable feed components such as corn, wheat or barley meal, soybean bean meal, soy extraction meal, linseed meal, rapeseed meal, green meal or pea meal are chosen as raw protein sources. Soybean oil or other animal or vegetable fats are added to ensure an appropriate energy content of the feed. Since the vegetable protein sources only contain an insufficient amount of some essential amino acids, feed is often enriched with amino acids. This is mainly lysine,
Methionin und/oder Threonin. Um die Mineralstoff- und Vitaminversorgung der Nutztiere zu gewährleisten, werden außerdem Mineralstoffe und Vitamine zugesetzt. Die Art und Menge der zugesetzten Mineralstoffe und Vitamine hängt von der Tierspezies ab und ist dem Fachmann bekannt (s. z.B. Jerosch et al., Ernährung landwirtschaftlicher Nutztiere, Ulmer, UTB). Zur Deckung des Nährstoff- und Energiebedarfs können Alleinfutter verwendet werden, die alle Nährstoffe im bedarfsdeckenden Verhältnis zueinander enthalten. Es bildet das einzige Futter der Tiere. Alternativ kann zu einem Körnerfutter aus Getreide ein Ergänzungsfutter gegeben werden. Hierbei handelt es sich um eiweiß-, mineralstoff- und vitaminreiche Futtermischungen, die das Körnerfutter sinnvoll ergänzen.Methionine and / or threonine. In order to ensure the mineral and vitamin supply to farm animals, minerals and vitamins are also added. The type and amount of minerals and vitamins added depends on the animal species and is known to the person skilled in the art (see, for example, Jerosch et al., Nutrition of Agricultural Animals, Ulmer, UTB). To cover the nutrient and energy requirements, complete feed can be used that contains all nutrients in a ratio that meets the needs of each other. It is the only animal feed. Alternatively, to one Grain feed from cereals can be given a supplementary feed. These are protein, mineral and vitamin-rich feed mixes that complement the grain feed in a meaningful way.
Weiter betrifft die Erfindung eine erfindungsgemäße Zubereitung, die ein Arzneimittel ist.The invention further relates to a preparation according to the invention which is a medicament.
Eine verbesserte Nahrungsumsetzung wie sie beispielsweise für CLA beobachtet wurde und für konjugierte mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Calendulasäure ebenfalls anzunehmen ist, kann bei durch eine Krankheit geschwächten Personen oder Tieren beispielsweise zu einer schnelleren Genesung führen. Das unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zubereitung hergestellte Arzneimittel kann daher auch zur Behandlung von Krebs, kardiovaskulären Erkrankungen, z.B. Artheriosklerose (MacDonald, J.J. American College of Nutrition, (2000) 19, 111S- 118S), Diabetes (WO99/29317), Allergien und für Krankheiten begleitende Diäten eingesetzt werden. Vorteilhaft ist somit z.B. der Einsatz der genannten Zubereitung zum beschleunigten Körperaufbau, z.B. nach einer längeren Krankheit, die mit Gewichtsverlust einhergeht, z.B. einer Chemotherapie, und zur Unterstützung oder Beschleunigung des Genesungsprozesses.Improved food conversion, as has been observed for CLA, for example, and which can also be assumed for conjugated polyunsaturated fatty acids such as calendulic acid, can lead to a faster recovery, for example, in people or animals weakened by an illness. The medicament produced using the preparation according to the invention can therefore also be used to treat cancer, cardiovascular diseases, e.g. Atherosclerosis (MacDonald, J.J. American College of Nutrition, (2000) 19, 111S-118S), diabetes (WO99 / 29317), allergies and disease-accompanying diets can be used. It is therefore advantageous e.g. the use of the preparation mentioned for accelerated body building, e.g. after an extended illness associated with weight loss, e.g. chemotherapy, and to support or accelerate the recovery process.
Das Arzneimittel kann weiterhin andere Wirkstoffe, z.B. die oben genannten oder ande- ren, enthalten. Die Wirkstoffe können zur Behandlung von Krebs, kardiovaskuläre Erkrankungen, z.B. Arteriosklerose, Diabetes, Allergien und der Unterstützung von Diäten dienen oder die Wirkung der erfindungsgemäßen Zubereitung verbessern. Ein Arzneimittel zur Behandlung von Diabetes kann z.B. Insulin, Sulfonylharnstoffe, Sulfonamide, Liponsäure, γ-Glucosidase-Hemmer, Thiazolidindione, Metformin und/oder Acetylsali- cylsäure enthalten. Krebserkrankungen werden z.B. durch die Zugabe von Zytostatika wie Vinca-Alkaloide, Alkylantien, wie z.B. Chlorambucil, Melphalan, Thio-TEPA, C c- lophospamid, etc., durch Folsäureanaloga, wie Aminopterin oder Methotrexat, oder durch die Zugabe von Immunsuppressiva, wie z.B. Cyclophophosphamid und Azathi- oprin, Glucocorticoide, wie Prednisolon, oder Cyclosporin behandelt. HIV-Infektionen oder AIDS kann z.B. durch die Gabe von Reverse Transkriptase-Inhibitoren und/oder Protease-Inhibitoren behandelt werden. Allergien werden z.B. behandelt in dem die Mastzellen stabilisiert werden, z.B. durch Cromoglyxat, durch Blockade der Histamin- Rezeptoren, z.B. durch H1-Anithistaminika, oder durch funktioneile Antagonisten der Allergiemediatoren, z.B. durch alpha-Sympathomimetika, Adrenalin, beta2- Sympathomimetika, Theophyllin, Ipratropium oder Glucocorticoide. Kardiovaskuläre Erkrankungen werden mit Hilfe von Gerinnungshemmern, ACE-Inhibitoren, Choleste- rolsenker wie Steatine und Fibrate, Niacin, Cholestyramin behandelt.The drug may also contain other active ingredients, e.g. the above or others. The active ingredients can be used to treat cancer, cardiovascular diseases, e.g. Atherosclerosis, diabetes, allergies and the support of diets serve or improve the effect of the preparation according to the invention. A drug for the treatment of diabetes can e.g. Contain insulin, sulfonylureas, sulfonamides, lipoic acid, γ-glucosidase inhibitors, thiazolidinediones, metformin and / or acetylsalicylic acid. Cancer diseases are e.g. by adding cytostatics such as vinca alkaloids, alkylating agents such as e.g. Chlorambucil, melphalan, thio-TEPA, C c-lophospamid, etc., by folic acid analogues such as aminopterin or methotrexate, or by the addition of immunosuppressants, e.g. Cyclophophosphamide and azathioprine, glucocorticoids, such as prednisolone, or cyclosporin treated. HIV infections or AIDS can e.g. can be treated by the administration of reverse transcriptase inhibitors and / or protease inhibitors. Allergies are e.g. treated by stabilizing the mast cells, e.g. by cromoglyxate, by blocking the histamine receptors, e.g. by H1 anithistamines, or by functional antagonists of the allergy mediators, e.g. with alpha-sympathomimetics, adrenaline, beta2-sympathomimetics, theophylline, ipratropium or glucocorticoids. Cardiovascular diseases are treated with the aid of anticoagulants, ACE inhibitors, cholesterol-lowering agents such as steatins and fibrates, niacin and cholestyramine.
Das Arzneimittel kann einen pharmazeutisch verträglichen Träger umfassen. Beispiele für geeignete pharmazeutisch verträgliche Träger sind im Stand der Technik bekannt und schließen physiologisch unbedenkliche Salze, z.B. Phosphat gepufferte Salzlö- sungen, Wasser, Emulsionen, wie z.B. Öl/Wasseremulsionen, sterile Lösungen etc. Sterile Lösungen können z.B. wässrige oder nicht-wässrige Lösungen sein. Wässrige Lösungen sind z.B. Wasser, Alkohol/Wasser-Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen und schließen Natriumchloridlösungen, Ringers Dextrose, Dextrose und Natrium- chlorid etc. ein. Beispiele für nicht-wässrige Lösungen sind Proylene, Glykol, Polyethy- lenglykol, pflanzliche öle, organische Ester, z.B. Ethyloleat. Weiterhin kann das Arzneimittel eins der oben genannten, geeigneten Additive umfassen.The drug may comprise a pharmaceutically acceptable carrier. Examples of suitable pharmaceutically acceptable carriers are known in the prior art and include physiologically acceptable salts, for example phosphate-buffered salt solutions. solutions, water, emulsions such as oil / water emulsions, sterile solutions etc. Sterile solutions can be, for example, aqueous or non-aqueous solutions. Aqueous solutions are, for example, water, alcohol / water solutions, emulsions or suspensions and include sodium chloride solutions, Ringer's dextrose, dextrose and sodium chloride etc. Examples of non-aqueous solutions are propylene, glycol, polyethylene glycol, vegetable oils, organic esters, for example ethyl oleate. Furthermore, the medicament can comprise one of the suitable additives mentioned above.
Arzneimittel können in üblicher Weise oral oder parenteral (subkutan, intravenös, intramuskulär, intraperotoneal) verabreicht werden. Die Applikation kann auch mit Dämp- fen oder Sprays durch den Nasen-Rachenraum erfolgen.Drugs can be administered orally or parenterally (subcutaneously, intravenously, intramuscularly, intraperotoneally) in the usual way. It can also be applied with steam or sprays through the nasopharynx.
Die Dosierung hängt vom Alter, Zustand und Gewicht des Patienten sowie von der Applikationsart ab. In der Regel beträgt die tägliche Wirkstoffdosis zwischen etwa 0,05 und 100 mg/kg Körpergewicht bei oraler Gabe und zwischen etwa 0,01 und 20 mg/kg Körpergewicht bei parenteraler Gabe. Besonders bevorzugt sind 0,5 bis 50 mg/kg. Die neuen Zubereitungen können in den gebräuchlichen galenischen Applikationsformen fest oder flüssig angewendet werden, z.B. als Tabletten, Filmtabletten, Kapseln, Pulver, Granulate, Dragees, Suppositorien, Lösungen, Salben, Cremes oder Sprays. Diese werden in üblicher Weise hergestellt. Die Wirkstoffe können dabei mit den üblichen galenischen Hilfsmitteln wie Tablettenbindern, Füllstoffen, Konservierungsmitteln, Tablettensprengmitteln, Fließreguliermitteln, Weichmachern, Netzmitteln, Dispergiermitteln, Emulgatoren, Lösungsmitteln, Retardierungsmitteln, Antioxidantien und/oder Treibgasen verarbeitet werden (vgl. H. Sucker et al.: Pharmazeutische Technologie, Thieme-Verlag, Stuttgart, 1991). Die so erhaltenen Applikationsformen enthalten Wirkstoffe, einschließlich CLA oder -Öl, normalerweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.-%.The dosage depends on the age, condition and weight of the patient as well as the type of application. As a rule, the daily dose of active substance is between approximately 0.05 and 100 mg / kg body weight when administered orally and between approximately 0.01 and 20 mg / kg body weight when administered parenterally. 0.5 to 50 mg / kg are particularly preferred. The new preparations can be used in the customary pharmaceutical application forms, solid or liquid, e.g. as tablets, film-coated tablets, capsules, powders, granules, dragees, suppositories, solutions, ointments, creams or sprays. These are manufactured in the usual way. The active ingredients can be processed with the usual pharmaceutical auxiliaries such as tablet binders, fillers, preservatives, tablet disintegrants, flow regulators, plasticizers, wetting agents, dispersants, emulsifiers, solvents, retardants, antioxidants and / or propellants (see H. Sucker et al .: Pharmaceuticals Technology, Thieme-Verlag, Stuttgart, 1991). The administration forms obtained in this way contain active substances, including CLA or oil, normally in an amount of 0.1 to 90% by weight.
Ein erfindungsgemäßes Arzneimittel kann z.B. hergestellt werden, indem Rohextrakte von Pflanzen, die konjugierte mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie CLA enthalten, gewonnen und formuliert werden. Standardherstellungsverfahren für Arzneimittel sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Je nach Zweck muss die Menge der eingesetzten konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen wie trans/cis konjugierte Linolsaure angepasst werden. Die Menge der eingesetzten vorgenannten Fettsäuren kann z.B. 0,01 % oder 0,1 % der bei der Ernährung zugesetzten Fettmenge darstellen. Ebenfalls bevorzugt sind 0,5 %, 1 %, 2 % oder 3 %, 5 % oder 10 % der kon- jugierten und/oder nicht-konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen. Diese Mengenangaben können auch noch weitere andere Fettsäuren mit umfassen.A medicament according to the invention can e.g. are produced by obtaining and formulating raw extracts from plants which contain conjugated polyunsaturated fatty acids such as CLA. Standard manufacturing processes for drugs are well known to those skilled in the art. Depending on the purpose, the amount of conjugated polyunsaturated fatty acids used with at least two advantageously three double bonds, such as trans / cis conjugated linoleic acid, must be adjusted. The amount of the aforementioned fatty acids used can e.g. Represent 0.01% or 0.1% of the amount of fat added to the diet. Also preferred are 0.5%, 1%, 2% or 3%, 5% or 10% of the conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds. These quantities can also include other fatty acids.
Als transgener Organismus für das erfindungsgemäße Verfahren kommen prinzipiell alle eukaryontischen nicht-humane Organismen in Frage. Vorteilhafterweise werden als Organismus Mikroorganismen wie Pilze oder Hefen oder Pflanzen wie Algen, Moo- se, Monokotyledonen oder Dikotyledonen verwendet, vorteilhaft handelt es sich dabei um Öl-produzierende Organismen. Im Falle der Verwendung von Pflanzen im Verfahren handelt es sich vorteilhaft um sogenannte Ölfruchtpflanzen, Fruchtpflanzen, Nutzpflanzen oder sonstige Pflanzen. Das Einbringen der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäure(n) [der Plural soll für die hier beschriebene Erfindung den Singular mit umfassen und vice versa], der erfindungsgemäßen Nukleinsäure, des Nukleinsäurekonstrukts oder des Vektors in einen eukaryontischen transgenen Organismen beispielsweise einer Pflanze kann prinzipiell nach allen dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Für Mikroorganismen kann der Fachmann entsprechende Methoden den Lehrbüchern von Sambrook, J. et al. (1989) Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, von F.M. Ausubel et al. (1994) Current protocols in molecular biology, John Wiley and Sons, von D.M. Glover et al., DNA Cloning Vol.1, (1995), IRL Press (ISBN 019-963476-9), von Kaiser et al. (1994) Methods in Yeast Genetics, Cold Spring Habor Laboratory Press oder Guthrie et al. Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology, Methods in Enzymology, 1994, Academic Press entnehmen.In principle, all eukaryotic non-human organisms can be considered as the transgenic organism for the method according to the invention. Microorganisms such as fungi or yeasts or plants such as algae, moss, se, monocotyledons or dicotyledons used, these are advantageously oil-producing organisms. If plants are used in the process, they are advantageously so-called oil fruit plants, fruit plants, useful plants or other plants. The introduction of the nucleic acid (s) used in the method according to the invention [the plural is intended to include the singular for the invention described here and vice versa], the nucleic acid according to the invention, the nucleic acid construct or the vector in a eukaryotic transgenic organism, for example of a plant, can in principle be applied to all methods known to the person skilled in the art. For microorganisms, the person skilled in the art can use the corresponding textbooks from Sambrook, J. et al. (1989) Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, by FM Ausubel et al. (1994) Current protocols in molecular biology, John Wiley and Sons, by DM Glover et al., DNA Cloning Vol. 1, (1995), IRL Press (ISBN 019-963476-9), by Kaiser et al. (1994) Methods in Yeast Genetics, Cold Spring Habor Laboratory Press or Guthrie et al. See Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology, Methods in Enzymology, 1994, Academic Press.
Die Übertragung von Fremdgenen in das Genom einer Pflanze wird als Transformation bezeichnet. Es werden dabei die beschriebenen Methoden zur Transformation und Regeneration von Pflanzen aus Pflanzengeweben oder Pflanzenzellen zur transienten oder stabilen Transformation genutzt. Geeignete Methoden sind die Protoplastentrans- formation durch Polyethylenglykol-induzierte DNA-Aufnahme, die Verwendung einer Genkanone, die Elektroporation, die Inkubation trockener Embryonen in DNA-haltiger Lösung, die Mikroinjektion und der durch Agrobacterium vermittelte Gentransfer. Die genannten Verfahren sind beispielsweise in B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, herausgegeben von S.D. Kung und R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 sowie in Potrykus Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991) 205-225) beschrieben. Vorzugsweise wird das zu exprimierende Konstrukt bzw. die zu exprimierende Nukleinsäure in einen Vektor kloniert, der geeignet ist, Agrobacterium tumefaciens zu transformieren, beispiels- weise pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711). Die Transformation von Pflanzen mit Agrobacterium tumefaciens wird beispielsweise von Höfgen und Willmit- zer in Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877 beschrieben.The transfer of foreign genes into the genome of a plant is called transformation. The methods described for the transformation and regeneration of plants from plant tissues or plant cells for transient or stable transformation are used. Suitable methods are protoplast transformation by polyethylene glycol-induced DNA uptake, the use of a gene cannon, electroporation, the incubation of dry embryos in DNA-containing solution, microinjection and the gene transfer mediated by Agrobacterium. The methods mentioned are described, for example, in B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, published by S.D. Kung and R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 and in Potrykus Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991) 205-225). The construct to be expressed or the nucleic acid to be expressed is preferably cloned into a vector which is suitable for transforming Agrobacterium tumefaciens, for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711). The transformation of plants with Agrobacterium tumefaciens is described, for example, by Höfgen and Willmitzer in Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877.
Mit einem erfindungsgemäßen Expressionsvektor transformierte Agrobakterien können ebenfalls in bekannter Weise zur Transformation von Pflanzen wie Testpflanzen wie Arabidopsis und Tabak oder Kulturpflanzen, insbesondere von Öl-haltigen Kulturpflanzen, wie Soja, Erdnuss, Rizinus, Sonnenblume, Mais, Baumwolle, Flachs, Raps, Ko- kosnuss, Ölpalme, Färbersaflor (Carthamus tinctorius), Canola, Mohn, Senf, Hanf, Olive, Sesam, Calendula, Punica, Nachtkerze, Königskerze, Distel, Wildrosen, Haselnuss, Mandel, Macadamia, Avocado, Lorbeer, Kürbis, Pistazien, Borretsch, Walnuss, Wei- zen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Maniok, Pfeffer, Tagetes, Kartoffel, Tabak, Aubergine, Tomate, Erbse, Alfalfa, Kaffee, Tee oder Kakaobohne verwendet werden, z.B. indem verwundete Blätter oder Blattstücke in einer Agrobakterienlösung gebadet und anschließend in geeigneten Medien kultiviert werden.Agrobacteria transformed with an expression vector according to the invention can likewise be used in a known manner to transform plants such as test plants such as Arabidopsis and tobacco or crop plants, in particular oil-containing crop plants such as soybean, peanut, castor bean, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, co coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius), canola, poppy seeds, mustard, hemp, olive, sesame, calendula, punica, evening primrose, mullein, thistle, wild roses, hazelnut, almond, macadamia, avocado, bay leaves, pumpkin, pistachios, borage, Walnut, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, cassava, pepper, tagetes, potato, tobacco, eggplant, tomato, pea, alfalfa, coffee, tea or cocoa bean are used, For example, by bathing wounded leaves or leaf pieces in an agrobacterial solution and then cultivating them in suitable media.
Die genetisch veränderten Pflanzenzellen können über alle dem Fachmann bekannten Methoden regeneriert werden. Entsprechende Methoden können den oben genannten Schriften von S.D. Kung und R. Wu, Potrykus oder Höfgen und Willmitzer entnommen werden.The genetically modified plant cells can be regenerated using all methods known to the person skilled in the art. Appropriate methods can be found in the above-mentioned writings by S.D. Kung and R. Wu, Potrykus or Höfgen and Willmitzer can be found.
Als Organismen bzw. Wirtsorganismen für die erfindungsgemäße Nukleinsäure, das Nukleinsäurekonstrukt oder den Vektor eignen sich prinzipiell alle eukaryontischen Organismen, die in der Lage sind Fettsäuren speziell ungesättigte Fettsäuren zu syn- thetisieren bzw. für die Expression rekombinanter Gene geeignet sind. Beispielhaft seien Pflanzen wie Arabidopsis, Asteraceae wie Calendula oder Kulturpflanzen wie Soja, Erdnuss, Rizinus, Sonnenblume, Mais, Baumwolle, Flachs, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersaflor (Carthamus tinctorius) oder Kakaobohne, Mikroorganismen wie Pilze beispielsweise die Gattung Mortierella, Saprolegnia oder Pythium, Hefen wie die Gattung Saccharomyces, Algen oder Protozoen wie Dinoflagellaten wie Crypthecodini- um genannt. Bevorzugt werden Organismen, die natürlicherweise Öle in größeren Mengen synthetisieren können wie Pilze wie Mortierella alpina, Pythium insidiosum oder Pflanzen wie Soja, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersaflor, Rizinus, Calendula, Erdnuss, Kakaobohne oder Sonnenblume oder Hefen wie Saccharomyces cerevisiae, besonders bevorzugt werden Soja, Raps, Lein, Sonnenblume, Calendula oder Saccharomyces cerevisiae. Prinzipiell sind als Wirtsorganismen auch transgene nicht-humane Tiere beispielsweise C. elegans geeignet.In principle, all eukaryotic organisms which are able to synthesize fatty acids, especially unsaturated fatty acids or are suitable for the expression of recombinant genes are suitable as organisms or host organisms for the nucleic acid according to the invention, the nucleic acid construct or the vector. Examples include plants such as Arabidopsis, Asteraceae such as Calendula or crops such as soybean, peanut, castor oil, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi, for example the genus Mortierella, Saprolegnia or Pythium, yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as crypthecodinium. Organisms which can naturally synthesize oils in large amounts, such as fungi such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, safflower, castor bean, calendula, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, are particularly preferred soy, rapeseed, linseed, sunflower, calendula or Saccharomyces cerevisiae. In principle, transgenic non-human animals, for example C. elegans, are also suitable as host organisms.
Die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren können nach Einbringung in eine Pflanzenzelle bzw. Pflanze entweder auf einem separaten Plasmid liegen oder in das Ge- nom der Wirtszelle integriert sein. Bei Integration in das Genom kann die Integration zufallsgemäß sein oder durch derartige Rekombination erfolgen, dass das native Gen oder ein anderes natives Gen, das im Nukleinsäurekonstrukt (siehe unten) enthalten ist, durch die eingebrachte Kopie ersetzt wird, wodurch die Produktion der gewünschten Verbindung durch die Zelle moduliert wird, oder durch Verwendung eines Gens in trans, so dass das Gen mit einer funktionellen Expressionseinheit, welche mindestens eine die Expression eines Gens gewährleistende Sequenz und mindestens eine die Polyadenylierung eines funktionell transkribierten Gens gewährleistende Sequenz enthält, funktionell verbunden ist. Vorteilhaft werden die Nukleinsäuren über Multiexpressionskassetten oder Konstrukte zur multiparallelen Expression von Genen in die transgenen Organismen wie Pflanzen eingebracht. Im Falle von Pflanzen ist eine samenspezifische Expression vorteilhaft.After introduction into a plant cell or plant, the nucleic acids used in the method can either lie on a separate plasmid or be integrated into the genome of the host cell. When integrated into the genome, the integration can be random or by recombination such that the native gene or another native gene contained in the nucleic acid construct (see below) is replaced by the inserted copy, whereby the production of the desired compound by the cell is modulated, or by using a gene in trans, so that the gene is functionally linked to a functional expression unit which contains at least one sequence ensuring the expression of a gene and at least one sequence ensuring the polyadenylation of a functionally transcribed gene. The nucleic acids are advantageously introduced into the transgenic organisms such as plants via multi-expression cassettes or constructs for the multiparallel expression of genes. In the case of plants, seed-specific expression is advantageous.
Unter der Verwendung von Klonierungsvektoren in Pflanzen und bei der Pflanzentransformation, wie denjenigen, die in den folgenden Schriften veröffentlicht sind bzw. dort zitiert sind: Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Flori- da), Kapitel 6/7, S. 71-119 (1993); F.F. White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Bd. 1, Engineering and Utilization, Hrsgb.: Kung und R. Wu, A- cademic Press (1993), 128-143; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225)), lassen sich die Nukleinsäuren zur gentechnologischen Verände- rung eines breiten Spektrums an Pflanzen verwenden, so dass diese ein besserer oder effizienterer Produzent eines oder mehrerer von Lipiden hergeleiteter Produkte wird, wie PUFAs speziell konjugierte und/oder nicht-konjugierte mehrfach ungesättigte Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen. Diese verbesserte Produktion oder Effizienz der Produktion eines von Lipiden hergeleiteten Produktes, wie die vorgenannten PUFAs, kann durch direkte Wirkung der Manipulation oder eine indirekte Wirkung dieser Manipulation hervorgerufen werden.Using cloning vectors in plants and in plant transformation, such as those published or cited in the following documents: Plant Molecular Biology and Biotechnology (CRC Press, Boca Raton, Florida), Chapter 6/7, Pp. 71-119 (1993); FF White, Vectors for Gene Transfer in Higher Plants; in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, ed .: Kung and R. Wu, Academic Press, 1993, 15-38; B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, ed .: Kung and R. Wu, Academic Press (1993), 128-143; Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225)), the nucleic acids can be used for the genetic engineering modification of a broad spectrum of plants, so that this becomes a better or more efficient producer of one or more products derived from lipids, such as PUFAs specially conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds. This improved production or efficiency of the production of a product derived from lipids, such as the aforementioned PUFAs, can be brought about by the direct effect of the manipulation or an indirect effect of this manipulation.
Es gibt eine Reihe von Mechanismen, durch die die Veränderung eines Isomerase- Proteins die Ausbeute, Produktion und/oder Effizienz der Produktion einer Feinchemi- kalie aus einer Ölfruchtpflanze oder einem Mikroorganismus aufgrund eines veränder- ten Proteins direkt beeinflussen kann. Die Anzahl oder Aktivität des Isomerase- Proteins oder -Gens sowie von Genkombinationen von verschiedenen Isomerasen kann erhöht sein, so dass größere Mengen dieser Verbindungen de novo hergestellt werden, weil den Organismen diese Aktivität und Fähigkeit zur Biosynthese vor dem Einbringen des entsprechenden Gens fehlte. Entsprechendes gilt für die Kombi- nation mit weiteren Enzymen aus dem Lipidstoffwechsel. Auch die Verwendung verschiedener divergenter, d.h. auf DNA-Sequenzebene unterschiedlicher Sequenzen kann dabei vorteilhaft sein bzw. die Verwendung von Promotoren zur Genexpression, die eine andere zeitliche Genexpression z.B. abhängig vom Reifegrad eines Samens oder Öl-speichernden Gewebes ermöglicht. Für das erfindungsgemäße beschriebene Verfahren ist es vorteilhaft, in den Organismus in Verfahrensschritt (a) zusätzlich mindestens eine weitere Nukleinsäure einzubringen, die für ein Polypeptid mit Desaturaseaktivität codiert, ausgewählt aus der Gruppe einer Δ-5-Desaturase, einer Δ-6-Desaturase, einer Δ-8-Desaturase oder Δ-12- Desaturase. Für das beschriebene Verfahren zur Herstellung von Ölen und/oder Triglyceriden mit einem erhöhten Gehalt an konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen beispielsweise aus Linolsaure oder Linolensäure ist neben den erwähnten Isomerasen (= SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6) eine weitere Δ-12-Desaturase vorteilhaft, durch die die Menge an Ausgangs- produkt der Isomerisierungsreaktion erhöht werden kann. Um eine breite Palette an mehrfach ungesättigten Fettsäuen zugänglich zu machen können vorteilhaft weitere Gene für Enzyme wie Desaturase wie für eine Δ-4-Desaturase, eine Δ-5-Desaturase, eine Δ-6-Desaturase und/oder eine Δ-8-Desaturase oder Elongase wie eine Δ-5- Elongase, eine Δ-6-Elongase und/oder Δ-9-Elongase in die Wirtsorganismen einge- bracht werden. Die Bildung von Konjudien und/oder Konjutrienen Fettsäuren beispielsweise aus Linolsaure, Linolensäure und/oder Dihomo-γ-ünolensäure ist besonders vorteilhaft aus Öl- saaten wie Soja, Sonnenblume, Safflower oder vorteilhaft Lein möglich, die einen kostengünstigen und einfachen Zugang zu Konjudien und/oder Konutrienen durch ihren hohen Gehalt an Linolsaure und/oder Linolensäure ermöglichen. Um Raps, der einen hohen Ölsäuregehalt hat, für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft verwenden zu können, muss zusätzlich zur Isomerase noch eine weitere enzymatische Aktivität (Δ-12-Desaturase) in die Pflanze eingebracht werden.There are a number of mechanisms by which the modification of an isomerase protein can directly affect the yield, production and / or efficiency of the production of a fine chemical from an oil crop or a microorganism due to a modified protein. The number or activity of the isomerase protein or gene and of gene combinations of different isomerases can be increased, so that larger amounts of these compounds are produced de novo because the organisms lack this activity and ability to biosynthesize before the introduction of the corresponding gene. The same applies to the combination with other enzymes from the lipid metabolism. The use of different divergent, ie different sequences at the DNA sequence level, can also be advantageous, or the use of promoters for gene expression, which enables a different temporal gene expression, for example depending on the maturity level of a seed or oil-storing tissue. For the method according to the invention described, it is advantageous to additionally introduce at least one further nucleic acid into the organism in method step (a), which codes for a polypeptide with desaturase activity, selected from the group consisting of a Δ-5-desaturase, a Δ-6-desaturase, a Δ-8 desaturase or Δ-12 desaturase. For the process described for the production of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, for example from linoleic acid or linolenic acid, the isomerases mentioned (= SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 , SEQ ID NO: 6) a further Δ-12-desaturase is advantageous, by means of which the amount of starting product of the isomerization reaction can be increased. In order to make a wide range of polyunsaturated fatty acids accessible, other genes for enzymes such as desaturase such as for a Δ-4-desaturase, a Δ-5-desaturase, a Δ-6-desaturase and / or a Δ-8-desaturase can advantageously be used or elongases such as a Δ-5 elongase, a Δ-6 elongase and / or Δ-9 elongase are introduced into the host organisms. The formation of conjudia and / or conjutrien fatty acids, for example from linoleic acid, linolenic acid and / or dihomo-γ-uenolenic acid, is particularly advantageously possible from oil seeds such as soya, sunflower, safflower or advantageously linseed, which provide inexpensive and easy access to conjudia and / or allow Konutrien due to their high content of linoleic acid and / or linolenic acid. In order to be able to use rapeseed, which has a high oleic acid content, advantageously for the process according to the invention, a further enzymatic activity (Δ-12-desaturase) must be introduced into the plant in addition to the isomerase.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine isolierte Nukleinsäuresequenz, die für ein Polypeptid mit Isomeraseaktivität codiert, ausgewählt aus der Gruppe: h) einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oderAnother aspect of the invention is an isolated nucleic acid sequence which codes for a polypeptide with isomerase activity, selected from the group: h) a nucleic acid sequence with the one in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or
SEQ ID NO: 5 dargestellten Sequenz, oder i) einer Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder j) Derivate der in SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen co- dieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, o- der k) einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen codon- usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 %, vorteilhaft mindestens 1, 2, 3 oder 5 % bevorzugt mindestens 6, 7, 8, 9 oder 10 %, besonders bevorzugt mindestens 20, 30, 40 oder 50 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 60, 70, 80 oder 90 % eines eukaryontischen codon-usage unterscheidet, oderSEQ ID NO: 5 sequence, or i) a nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or j) derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, for polypeptides with that shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 Encode amino acid sequences and have at least 90% identity at the amino acid level, or k) a nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5%, advantageously at least 1, 2, 3 or 5%, preferably at least 6, 7, 8, 9 or 10%, particularly preferably at least 20, 30, 40 or 50%, very particularly preferably at least 60, 70, 80 or 90% of a eukaryotic codon usage differs, or
I) Derivate der unter (d) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein, vorteilhaft mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 4, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 -I) Derivatives of the nucleic acid sequences claimed under (d), which by at least one, advantageously at least 2, preferably at least 3, particularly preferably at least 4, very particularly preferably at least 5-
Codontripletts vorteilhaft am 5' Ende der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Aminosäure codieren, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist. Unter Derivaten bzw. funktionellen Derivaten der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 genannten Sequenz sind wie oben beschrieben beispielsweise Allelva- rianten zu verstehen, die mindestens 90 % Homologie auf der abgeleiteten Aminosäureebene, bevorzugt mindestens 95 % Homologie, besonders bevorzugt mindestens 96, 97 oder 98 % Homologie, ganz besonders bevorzugt 99; 99,5; 99,6; 99,7; 99,8; 99,9 oder 99,95 % Homologie aufweisen. Die Homologie wurde über den gesamten Aminosäure- bzw. Nukleinsäuresequenzbereich berechnet. Für Sequenzvergleiche wurde das Programm PileUp verwendet (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5 1989: 151-153) oder die Programme Gap und BestFit [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48; 443-453 (1970) und Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2; 482-489 (1981)], die im GCG Software-Packet [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] enthalten sind. Die oben in Prozent angegebenen Sequenzhomologiewerte wurden mit dem Programm BestFit über den gesamten Sequenzbereich mit folgenden Einstellungen ermittelt: Gap Weight: 8, Length Weight: 2. Unter Homologie ist für die vorliegende Erfindung Identität zu verstehen. Beide Begriffe sind synonym. Die von den genannten Nukleinsäuren abgeleiteten Aminosäuresequenzen sind Sequenz SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 zu entnehmen. Allelvarianten umfassen insbesondere funktionelle Varianten, die durch Deletion, Insertion oder Substitution von Nukleotiden aus der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Sequenz erhältlich sind, wobei die enzymatische Aktivität der abgeleiteten synthetisierten Proteine sowie das eukaryonti- sche Codon-usage erhalten bleibt.Codon triplets are advantageously extended at the 5 'end of the nucleic acid sequences which code for an amino acid, without the enzymatic action of the polypeptides encoded by the nucleic acids having been significantly changed. As described above, derivatives or functional derivatives of the sequence mentioned in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 are to be understood, for example, as allelic variants which have at least 90% homology at the derived amino acid level, preferably at least 95% homology, particularly preferably at least 96, 97 or 98% homology, very particularly preferably 99; 99.5; 99.6; 99.7; 99.8; 99.9 or have 99.95% homology. The homology was calculated over the entire amino acid or nucleic acid sequence range. The PileUp program was used for sequence comparisons (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5 1989: 151-153) or the programs Gap and BestFit [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48; 443-453 (1970) and Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2; 482-489 (1981)], which are contained in the GCG software package [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] The sequence homology values given above in percent were determined with the program BestFit over the entire sequence range with the following settings: gap weight: 8, length weight: 2. Under homology, identity is too for the present invention Both terms are synonymous. The amino acid sequences derived from the nucleic acids mentioned can be found in sequence SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6. Allelic variants include, in particular, functional variants which can be deleted, inserted or substituted by Nucleotides from the in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 can be obtained, the enzymatic activity of the derived synthesized proteins and the eukaryotic codon usage being retained.
Solche DNA-Sequenzen lassen sich ausgehend von den in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 beschriebenen DNA-Sequenzen oder Teilen dieser Sequen- zen, beispielsweise mit üblichen Hybridisierungsverfahren oder der PCR-Technik aus anderen Organismen wie oben genannt isolieren. Diese DNA-Sequenzen hybridisieren unter Standardbedingungen mit den genannten Sequenzen. Zur Hybridisierung werden vorteilhaft kurze Oligonukleotide beispielsweise der konservierten Bereiche, die über Vergleiche mit anderen Isomerasegenen in dem Fachmann bekannterweise ermittelt werden können, verwendet. Es können aber auch längere Fragmente der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren oder die vollständigen Sequenzen für die Hybridisierung verwendet werden. Je nach der verwendeten Nukleinsäure: Oligonukleotid, längeres Fragment oder vollständige Sequenz oder je nachdem welche Nukleinsäureart DNA oder RNA für die Hybridisierung verwendet werden, variieren diese Standardbedingun- gen. So liegen beispielsweise die Schmelztemperaturen für DNA:DNA-Hybride ca. 10°C niedriger als die von DNA:RNA-Hybriden gleicher Länge. Unter Standdardbedin- gungen sind Bedingungen zu verstehen, wie sie in dieser Beschreibung weiter oben offenbart wurden.Such DNA sequences can be derived from the DNA sequences described in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or parts of these sequences, for example using conventional hybridization methods or the PCR technique from other organisms isolate as mentioned above. These DNA sequences hybridize to the sequences mentioned under standard conditions. For the hybridization, short oligonucleotides, for example of the conserved regions, which can be determined by comparison with other isomerase genes known to the person skilled in the art, are advantageously used. However, longer fragments of the nucleic acids according to the invention or the complete sequences can also be used for the hybridization. These standard conditions vary depending on the nucleic acid used: oligonucleotide, longer fragment or complete sequence or depending on the type of nucleic acid DNA or RNA used for hybridization. For example, the melting temperatures for DNA: DNA hybrids are approx. 10 ° C lower than that of DNA: RNA hybrids of equal length. Standard conditions are understood to mean conditions as disclosed in this description above.
Vorteilhaft weisen die unter Punkt (b) genannten Nukleinsäuresequenzen eine mög- liehst geringe Abänderung des codon-usage auf, da diese wenigen Änderungen schon den erfinderischen Effekt aufweisen, das heißt die Expression der Nukleinsäuresequenzen in den eurkaryontischen Organismen ermöglichen und da je weniger Änderungen des codon-usage in die Sequenzen eingefügt werden müssen, desto einfacher lassen sich diese Sequenzen in vitro erzeugen. Vorteilhaft sollten die Änderungen in einem Bereich von 0,5 bis 99 %, vorteilhaft zwischen 0,5 bis 90 %, bevorzugt zwischen 1 bis 50 %, besonders bevorzugt zwischen 1 bis 40 %, ganz besonders bevorzugt zwischen 1 bis 20 % der gesamten Sequenz liegen. Bevorzugt werden diese Änderungen am Aminoterminalen Ende bzw. 5'-Ende der Sequenzen eingefügt. Es ist aber auch eine Änderung an anderer Stelle möglich, beispielsweise am C-Terminus oder innerhalb der Sequenz oder an mehreren Stellen innerhalb der Sequenz.The nucleic acid sequences mentioned under point (b) advantageously have the least possible change in the codon usage, since these few changes already have the inventive effect, that is to say the expression of the nucleic acid sequences in the eurkaryotic organisms and the fewer changes in the codon -usage must be inserted into the sequences, the easier it is to generate these sequences in vitro. The changes should advantageously be in a range from 0.5 to 99%, advantageously between 0.5 to 90%, preferably between 1 to 50%, particularly preferably between 1 to 40%, very particularly preferably between 1 to 20% of the entire sequence lie. These changes are preferably inserted at the amino terminal end or 5 'end of the sequences. It is also a change is possible elsewhere, for example at the C-terminus or within the sequence or at several locations within the sequence.
Der mRNA-instruierte Vorgang der Translation in ein Protein wird durch den codon- usage eines jeden speziellen Organismus beeinflusst. Wobei die Funktion f(x) -> y, mit x aus der Menge der Codonen, des genetischen Codes, y aus der Menge der Aminosäuren notiert werden, hierbei ist f eine Funktion, die jedes Codon genau auf eine Aminosäure abbildet. Diese Abbildung erfolgt im Sinne der Mathematik nicht eineindeutig, das heißt mehrere Codonen codieren für dieselbe Aminosäure. Der genetische Code wird deshalb als degeneriert bezeichnet, da einige Aminosäuren durch mehrere (syn- onyme) Codonen codiert werden. Nicht für jedes Codon existiert eine spezifische tRNA, an Position eins des Anticodons können modifizierte Basen eingebaut sein und im Codon/Anticodon-Komplex sind an der dritten Position des Codons Fehlpaarungen erlaubt (Cricksche Wobble-Regel). Der Informationsgehalt der drei Basenpositionen im Codon ist nicht gleich, es gilt der höchste Informationsgehalt ist in Position 2, danach folgt Position 1 gefolgt von Position 3. Deshalb verändert eine Mutation der dritten Base im Codon die Aminosäurenkomposition häufig nicht, eine Mutation in der ersten Basenposition führt häufig zum Einbau einer Aminosäure mit ähnlichen Eigenschaften, eine Mutation der mittleren Base verursacht häufig den Einbau einer Aminosäure mit anderen Eigenschaften. Die geringsten Auswirkungen auf die Aminosäurenkomposition der Proteine haben somit Veränderungen der Basenkomposition in Position drei des Codons, gefolgt von Veränderungen der Basenkomposition an Position eins. Trotzdem ist der genetische Code quasi universell, abweichende Codonzuordnungen finden sich jedoch z.B. bei Mitochondrien, Mycoplasma und einigen Protozoen. Die Häufigkeit, mit der Codonen in Genen vorkommen, schwankt zwischen den taxonomischen Gruppen beträchtlich. Die Codonpräferenzen von E. coli und Salmonella typhimurium sind sich relativ ähnlich, die der von ihnen taxonomisch entfernte Gattung Bacillus speziell die Spezies B. subtilis weichen von beiden stark ab. Innerhalb des genetischen Codes gibt es synonyme Codonen, die für dieselbe Aminosäure codieren. Die Verwendung dieser synonymen Codonen in den verschiedenen Organismen erfolgt nicht mit vergleichbarer Häufigkeit, das heißt einige werden bevorzugt eingebaut. Zusätzlich variiert die Codon- Häufigkeiten noch innerhalb einer Species zwischen verschiedenen Genen, je nachdem wie stark diese Gene exprimiert werden sollen. In bestimmten Genen tritt speziesspezifisch eine Teilmenge der Codonen bevorzugt auf. Diese Verzerrung der Codon- Häufigkeiten ist, wie gesagt, positiv korreliert mit der Genexpression. Mögliche Ursa- chen für diese Verzerrung der Codon-Häufigkeiten sind die unterschiedlichen Konzentrationen dertRNAs, die Aufrechterhaltung der maximalen Elongationsrate, die Kosten für das Korrekturlesen sowie unterschiedliche Translationsraten der Codonen etc.. Diese Verzerrung der Codon-Häufigkeiten wird als "Strategie" interpretiert, die Wachstumsraten zu optimieren. Da in den verschiedenen Organismen ein unterschiedlicher Codongebrauch für dieselbe Aminosäure verwendet wird, das heißt die Codonen anderes abgebildet werden, gibt es bei der Expression einer definierten aus einem Organismus stammenden Sequenz in einem anderen Organismus immer wieder unvorhersehbare Überraschungen, das heißt eine Sequenz kann plötzlich deutlich stärker oder schwächer oder gar nicht mehr exprimiert werden. Häufig erfolgt auch trotz Anpassung des genetischen Codes der Sequenzen auf den Wirtsorganismus keine Expression der Sequenzen. Um so unerwarteter war es, dass die erfindungsgemäßen Sequenzen schon nach einer Änderung von ca. 0,5 % der Codonen exprimiert wurden. Da der genetische Code dem Fachmann geläufig ist ebenso wie der Codongebrauch unter- schiedlicher Gattungen und Arten und da für die Codonanpassung Algorithmen zur Verfügung stehen, kann er eine Anpassung der erfindungsgemäßen Sequenz an das condon-usage des Wirtsorganismus vornehmen. Beispiele für eine derartige Übersetzung sind den verwendeten Primern I und II zu entnehmen.The mRNA-instructed process of translation into a protein is influenced by the codon usage of each special organism. The function f (x) -> y, with x from the set of codons, the genetic code, y from the set of amino acids, is noted here, f is a function that maps each codon exactly to one amino acid. This mapping is not unambiguous in the sense of mathematics, that is, several codons code for the same amino acid. The genetic code is called degenerate because some amino acids are encoded by several (synonymous) codons. A specific tRNA does not exist for each codon, modified bases can be incorporated at position one of the anticodon and mismatches are permitted at the third position of the codon in the codon / anticodon complex (Crick's wobble rule). The information content of the three base positions in the codon is not the same, the highest information content applies in position 2, followed by position 1 followed by position 3. Therefore a mutation of the third base in the codon often does not change the amino acid composition, a mutation in the first base position often leads to the incorporation of an amino acid with similar properties, a mutation of the middle base often causes the incorporation of an amino acid with different properties. The least effects on the amino acid composition of the proteins thus have changes in the base composition in position three of the codon, followed by changes in the base composition in position one. Nevertheless, the genetic code is almost universal, but different codon assignments can be found, for example, in mitochondria, mycoplasma and some protozoa. The frequency with which codons occur in genes varies considerably between taxonomic groups. The codon preferences of E. coli and Salmonella typhimurium are relatively similar; the genus Bacillus, which is taxonomically distant from them, specifically the species B. subtilis, differ greatly from both. Within the genetic code, there are synonymous codons that code for the same amino acid. The use of these synonymous codons in the different organisms does not occur with a comparable frequency, that is, some are preferably incorporated. In addition, the codon frequencies vary within a species between different genes, depending on how strongly these genes are to be expressed. In certain genes, a subset of the codons occurs preferentially, depending on the species. As already mentioned, this distortion of the codon frequencies is positively correlated with the gene expression. Possible causes for this distortion of the codon frequencies are the different concentrations of the tRNAs, the maintenance of the maximum elongation rate, the costs for proofreading as well as different translation rates of the codons etc. This distortion of the codon frequencies is interpreted as a "strategy" which Optimize growth rates. Since different codon usage for the same amino acid is used in different organisms, i.e. the codons are shown differently, there are always unpredictable surprises when expressing a defined sequence originating from one organism in another organism, i.e. a sequence can suddenly become clear expressed more or less or not at all. Often takes place despite adjustment the genetic code of the sequences on the host organism no expression of the sequences. It was all the more unexpected that the sequences according to the invention were expressed after a change of approximately 0.5% of the codons. Since the genetic code is familiar to the person skilled in the art, as is the codon use of different genera and species, and since algorithms are available for adapting the codon, it can adapt the sequence according to the invention to the condon usage of the host organism. Examples of such a translation can be found in the primers I and II used.
Vorteilhaft wird zur Verbesserung der Expression der im Verfahren verwendeten Nuk- leinsäuren SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 und SEQ ID NO: 11 in einem transgenen (Wirts)organismus die Sequenz in der Weise verändert, dass der codon-usage nach dem Startcodon so verändert wird, dass er optimal an den codon-usage des zur Expression verwendeten eurkaryontischen nicht-humanen Organismus angepasst ist und dadurch optimal exprimiert wird. Diese Veränderung kann vorteilhaft mit Hilfe der fol- genden Primer erfolgen, wobei die Primer I vorteilhaft für die Veränderung der Bifido- bakteriumsequenz (SEQ ID NO: 9) und die Primer II vorteilhaft für die Veränderung der Lactobacillussequenz (SEQ ID NO: 11) verwendet werden:To improve the expression of the nucleic acids SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11 used in the method, the sequence is advantageously changed in a transgenic (host) organism in such a way that the codon usage changes the start codon is changed in such a way that it is optimally adapted to the codon usage of the eurkaryotic non-human organism used for expression and is thereby optimally expressed. This change can advantageously be carried out with the aid of the following primers, the primer I advantageously being used for changing the bifidobacterium sequence (SEQ ID NO: 9) and the primer II advantageously for changing the lactobacillus sequence (SEQ ID NO: 11) become:
Primer I:Primer I:
BBI-Kpnla: GGT ACC ATG GGT TAC TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GTT G (5'Primer)BBI-Kpnla: GGT ACC ATG GGT TAC TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GTT G (5'Primer)
BBI-Xholb: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG (3'Primer)BBI-Xholb: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG (3'Primer)
Primer II:Primer II:
LRI-EcoRla: GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G (5'Primer) LRI-Xholb: CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC (3'Primer)LRI-EcoRla: GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G (5'Primer) LRI-Xholb: CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC ( 3 'primer)
Der zur Veränderung von SEQ ID NO: 7 (Propionibakteriumsequenz) verwendete Primer ist den Beispielen zu entnehmen. Die korrespondierenden Aminosäuresequenzen der Sequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 und SEQ ID NO: 11 sind den Sequenzen SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10 und SEQ ID NO: 12 zu entnehmen. Durch diese Veränderung des codon-usage wird eine zusätzliche Aminosäure in die Aminosäuresequenzen eingefügt (siehe SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 und SEQ ID NO: 6), wobei jedoch die sonstige Aminosäuresequenz erhalten bleibt. Weiterhin wird eine Schnittstelle in die Nukleinsäure(n) für ein Restriktionsenzym eingefügt. Die Veränderung führt zu folgenden geänderten Nukleinsäuresequenzen: BBI (Bifidobacteriumssequenz): atgggttactactcctccggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtgttg (modifiziert) atg--tactacagcagcggcaactatgaggcgtttgcccgtccgaagaagccagccggcgtag (Original)The primer used to change SEQ ID NO: 7 (propionibacterium sequence) can be found in the examples. The corresponding amino acid sequences of the sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11 can be found in the sequences SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 12. This change in codon usage inserts an additional amino acid into the amino acid sequences (see SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6), but the other amino acid sequence is retained. Furthermore, an interface is inserted into the nucleic acid (s) for a restriction enzyme. The change leads to the following changed nucleic acid sequences: BBI (Bifidobacterium sequence): atgggttactactcctccggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtgttg (modified) atg - tactacagcagcggcaactatgaggcgtttgcccgtccgaagaagccagccggcgtag (original)
LRI (Lactobacillussequenz): atgggttactactccaacggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtg (modifiziert) atg--tattattcaaacgggaattatgaagcctttgctcgaccaaagaagcctgctggcg..(Original). Für eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft für eine optimale Expression heterologer Gene in einem Organismus die Nukleinsäuresequenzen entsprechend des im Organismus verwendeten spezifischen "codon usage" vollständig zu verändern. Dies führt vorteilhaft zu einer weiteren Steigerung der Expression, neben der Sequenzveränderung über den vorgenannten Primer. Die unter Punkt (c) beschriebenen Nukleinsäuresequenzen weisen vorteilhaft nur ein weiteres Codontriplett auf. Dies führt zu einer um eine Aminosäure verlängerte Aminosäuresequenz der Isomerase. Prinzipiell ist auch eine Veränderung der Sequenz ohne eine Verlängerung der Nukleinsäure- und Aminosäuresequenz möglich. Im vorliegenden Fall wurde durch die Verlängerung eine Schnittstelle für ein Restriktionsenzym in die Sequenz eingeführt. Diese Schnittstelle kann aber auch außerhalb der codierenden Sequenz eingefügt werden.LRI (Lactobacillus sequence): atgggttactactccaacggtaactacgaagctttcgctagaccaaagaagccagctggtg (modified) atg - tattattcaaacgggaattatgaagcctttgctcgaccaaagaagcctgctggcg .. (original). For a further embodiment of the invention, it is advantageous for an optimal expression of heterologous genes in an organism to completely change the nucleic acid sequences according to the specific "codon usage" used in the organism. This advantageously leads to a further increase in expression, in addition to the sequence change via the aforementioned primer. The nucleic acid sequences described under point (c) advantageously have only one further codon triplet. This leads to an amino acid sequence of the isomerase which is extended by one amino acid. In principle, it is also possible to change the sequence without extending the nucleic acid and amino acid sequence. In the present case, an extension for a restriction enzyme was inserted into the sequence. However, this interface can also be inserted outside the coding sequence.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Aminosäuresequenz codiert durch die vorgenannten Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, oder SEQ ID NO: 5 bzw. deren vorgenannte Derivate. Diese Aminosäuresequenzen sind SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder zu entnehmen.Another embodiment of the invention is an amino acid sequence encoded by the aforementioned nucleic acid sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, or SEQ ID NO: 5 or their aforementioned derivatives. These amino acid sequences can be found in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or.
Unter Derivate(n) im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. zur erfindungsgemäßen Nukleinsäure sind beispielsweise funktioneile Homologe der von SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 codierten Enzyme oder deren enzymatischer Aktivität, d.h. Enzyme, die dieselben enzymatischen Reaktionen wie das von SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 codierte Enzym katalysieren, zu verstehen. Diese Gene ermöglichen ebenfalls eine vorteilhafte Herstellung ungesättigter konjugierter Fettsäuren.Derivatives in the process according to the invention or to the nucleic acid according to the invention include, for example, functional homologs of the enzymes encoded by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or their enzymatic activity, i.e. To understand enzymes which catalyze the same enzymatic reactions as the enzyme encoded by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5. These genes also enable advantageous production of unsaturated conjugated fatty acids.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen oder Fragmente davon können vorteilhaft zur Isolierung weiterer genomischer Sequenzen über Homologiescreening verwendet werden. Die genannten Derivate lassen sich beispielsweise aus anderen Organismen wie Mikroorganismen des Pansens von Wiederkäuern, dem Darm anderen Tiere oder aus Starterkulturen von Molkereiprodukten oder Silagen isolieren. Vorteilhafte Derivate bzw. Homologe lassen sich Mikroorganismen wie Pilzen, Hefen, Protozoen oder Bakterien wie gram-negativen oder gram-positiven Bakterien, bevorzugt aus gram-positiven Bakterien wie beispielsweise aus den Gattungen Propionibakterium, Lactococcus, Bifidobacterium oder Lactobacillus, besonders bevorzugt aus den Gattungen Lactobacillus oder Bifidobacterium isolieren. Weiterhin sind unter Derivaten bzw. funktioneilen Derivaten der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 genannten Sequenz beispielsweise Allelvarianten zu verstehen, die mindestens 90 % Homologie auf der abgeleiteten Aminosäureebene, bevorzugt mindestens 95 % Homologie, besonders bevorzugt mindestens 96, 97 oder 98 % Homologie, ganz besonders bevorzugt 99; 99,5; 99,6; 99,7; 99,8; 99,9 oder 99,95 % Homologie aufweisen. Die Homologie wurde über den gesamten Aminosäure- bzw. Nukleinsäuresequenzbereich berechnet. Für Sequenzvergleiche wurde das Programm PileUp verwendet (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5 1989: 151-153) oder die Programme Gap und BestFit [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48; 443-453 (1970) und Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2; 482-489 (1981)], die im GCG Software-Packet [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] enthalten sind. Die oben in Prozent angegebenen Sequenzhomologiewerte wurden mit dem Programm BestFit über den gesamten Sequenzbereich mit folgenden Einstellungen ermittelt: Gap Weight: 8, Length Weight: 2. Der Homologievergleich wurde mit dem Programm Unter Homolgie ist für die vorliegende Erfindung Identität zu verstehen. Beide Begriffe sind synonym. Die von den genannten Nukleinsäuren abgeleiteten Aminosäuresequenzen sind Sequenz SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 zu entnehmen. Allelvarianten umfassen insbesondere funktionelle Varianten, die durch Deletion, Insertion oder Substitution von Nukleotiden aus der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Sequenz erhältlich sind, wobei die enzymatische Aktivität der abgeleiteten synthetisierten Proteine sowie das eukaryontische Codon-usage erhalten bleibt.The nucleic acid sequences or fragments thereof used in the method according to the invention can advantageously be used to isolate further genomic sequences via homology screening. The derivatives mentioned can be isolated, for example, from other organisms such as rumen rumen microorganisms, the intestines of other animals or from starter cultures of dairy products or silages. Advantageous derivatives or homologs can be microorganisms such as fungi, yeasts, protozoa or bacteria such as gram-negative or gram-positive bacteria, preferably from gram-positive bacteria such as, for example, from the genera Propionibacterium, Lactococcus, Bifidobacterium or Lactobacillus, particularly preferably from the genera Isolate Lactobacillus or Bifidobacterium. Furthermore, derivatives or functional derivatives of the sequence mentioned in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 mean, for example, allelic variants which have at least 90% homology at the derived amino acid level, preferably at least 95% homology, particularly preferably at least 96, 97 or 98% homology, very particularly preferably 99; 99.5; 99.6; 99.7; 99.8; 99.9 or 99.95% homology. The homology was calculated over the entire amino acid or nucleic acid sequence range. The PileUp program was used for sequence comparisons (J. Mol. Evolution., 25, 351-360, 1987, Higgins et al., CABIOS, 5 1989: 151-153) or the programs Gap and BestFit [Needleman and Wunsch (J. Mol. Biol. 48; 443-453 (1970) and Smith and Waterman (Adv. Appl. Math. 2; 482-489 (1981)], which are contained in the GCG software package [Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA 53711 (1991)] The sequence homology values given above in percent were determined with the program BestFit over the entire sequence range with the following settings: gap weight: 8, length weight: 2. The homology comparison was carried out with the program under homology for the present invention to understand identity. Both terms are synonymous. The amino acid sequences derived from the nucleic acids mentioned can be found in sequence SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6. Allelic variants include in particular functional variants which are characterized by Deletion, insertion or S Substitution of nucleotides from the sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 can be obtained, the enzymatic activity of the derived synthesized proteins and the eukaryotic codon usage being retained.
Solche DNA-Sequenzen lassen sich ausgehend von den in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 beschriebenen DNA-Sequenzen oder Teilen dieser Sequen- zen, beispielsweise mit üblichen Hybridisierungsverfahren oder der PCR-Technik aus anderen Organismen wie oben genannt isolieren. Diese DNA-Sequenzen hybridisieren unter Standardbedingungen mit den genannten Sequenzen. Zur Hybridisierung werden vorteilhaft kurze Oligonukleotide beispielsweise der konservierten Bereiche, die über Vergleiche mit anderen Isomerasegenen in dem Fachmann bekannterweise ermittelt werden können, verwendet. Es können aber auch längere Fragmente der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren oder die vollständigen Sequenzen für die Hybridisierung verwendet werden. Je nach der verwendeten Nukleinsäure: Oligonukleotid, längeres Fragment oder vollständige Sequenz oder je nachdem welche Nukleinsäureart DNA oder RNA für die Hybridisierung verwendet werden, variieren diese Standardbedingun- gen. So liegen beispielsweise die Schmelztemperaturen für DNA: DNA-Hybride ca. 10°C niedriger als die von DNA:RNA-Hybriden gleicher Länge.Such DNA sequences can be derived from the DNA sequences described in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or parts of these sequences, for example using conventional hybridization methods or the PCR technique from other organisms isolate as mentioned above. These DNA sequences hybridize to the sequences mentioned under standard conditions. For the hybridization, short oligonucleotides, for example of the conserved regions, which can be determined by comparison with other isomerase genes known to the person skilled in the art, are advantageously used. However, longer fragments of the nucleic acids according to the invention or the complete sequences can also be used for the hybridization. These standard conditions vary depending on the nucleic acid used: oligonucleotide, longer fragment or complete sequence or depending on the type of nucleic acid DNA or RNA used for hybridization. For example, the melting temperatures for DNA: DNA hybrids are approx. 10 ° C lower than that of DNA: RNA hybrids of equal length.
Unter Standardbedingungen sind beispielsweise je nach Nukleinsäure Temperaturen zwischen 42 und 58°C in einer wässrigen Pufferlösung mit einer Konzentration zwischen 0,1 bis 5 x SSC (1 X SSC = 0,15 M NaCI, 15 mM Natriumeitrat, pH 7,2) oder zusätzlich in Gegenwart von 50 % Formamid wie beispielsweise 42°C in 5 x SSC, 50 % Formamid zu verstehen. Vorteilhafterweise liegen die Hybridisierungsbedingungen für DNA: DNA-Hybride bei 0,1 x SSC und Temperaturen zwischen etwa 20 bis 45°C, bevorzugt zwischen etwa 30 bis 45°C. Für DNA:RNA-Hybride liegen die Hybridisierungs- bedingungen vorteilhaft bei 0,1 x SSC und Temperaturen zwischen etwa 30 bis 55°C, bevorzugt zwischen etwa 45 bis 55°C. Diese angegebenen Temperaturen für die Hybridisierung sind beispielhaft kalkulierte Schmelztemperaturwerte für eine Nukleinsäure mit einer Länge von ca. 100 Nukleotiden und einem G+C-Gehalt von 50 % in Abwesenheit von Formamid. Die experimentellen Bedingungen für die DNA- Hybridisierung sind in einschlägigen Lehrbüchern der Genetik wie beispielsweise Sambrook et al., "Molecular Cloning", Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, beschrieben und lassen sich nach dem Fachmann bekannten Formeln beispielsweise abhängig von der Länge der Nukleinsäuren, der Art der Hybride oder dem G+C-Gehalt berech- nen. Weitere Informationen zur Hybridisierung kann der Fachmann folgenden Lehrbüchern entnehmen: Ausubel et al. (eds), 1985, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York; Harnes and Higgins (eds), 1985, Nucleic Acids Hybridi- zation: A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford; Brown (ed), 1991, Essential Molecular Biology: A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford.Under standard conditions, for example, depending on the nucleic acid, temperatures between 42 and 58 ° C in an aqueous buffer solution with a concentration between 0.1 to 5 x SSC (1 X SSC = 0.15 M NaCl, 15 mM sodium citrate, pH 7.2) or additionally in the presence of 50% formamide such as 42 ° C in 5 x SSC, 50% formamide. The hybridization conditions for DNA: DNA hybrids are advantageously 0.1 × SSC and temperatures between approximately 20 to 45 ° C., preferably between approximately 30 to 45 ° C. For DNA: RNA hybrids, the hybridization Conditions advantageous at 0.1 x SSC and temperatures between about 30 to 55 ° C, preferably between about 45 to 55 ° C. These specified temperatures for the hybridization are, for example, calculated melting temperature values for a nucleic acid with a length of approx. 100 nucleotides and a G + C content of 50% in the absence of formamide. The experimental conditions for DNA hybridization are described in relevant textbooks of genetics such as Sambrook et al., "Molecular Cloning", Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, and can be made according to formulas known to the person skilled in the art, for example depending on the length of the nucleic acids, the type of hybrid or the G + C content. The person skilled in the art can obtain further information on hybridization from the following textbooks: Ausubel et al. (eds), 1985, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York; Harnes and Higgins (eds), 1985, Nucleic Acids Hybridization: A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford; Brown (ed), 1991, Essential Molecular Biology: A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford.
Weiterhin sind unter Derivaten Homologe der Sequenzen SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 beispielsweise vorteilhaft prokaryontische Homologe, verkürzte Sequenzen, Einzelstrang-DNA der codierenden und nichtcodierenden DNA-Sequenz oder RNA der codierenden und nichtcodierenden DNA-Sequenz zu verstehen. Außerdem sind unter Homologe der Sequenzen SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 Derivate wie beispielsweise Promotorvarianten zu verstehen. Diese Varianten können durch ein oder mehrere Nukleotidaustausche, durch lnsertion(en) und/oder Deletion(en) verändert sein, ohne dass aber die Funktionalität bzw. Wirksamkeit der Promotoren beeinträchtigt sind. Des weiteren können die Promotoren durch Veränderung ihrer Sequenz in ihrer Wirksamkeit erhöht oder komplett durch wirksamere Promotoren auch artfremder Organismen ausgetauscht werden.Furthermore, derivatives include homologs of the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, for example advantageously prokaryotic homologs, shortened sequences, single-stranded DNA of the coding and non-coding DNA sequence or RNA of the coding and non-coding DNA Understand sequence. In addition, homologs of the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 are to be understood as derivatives such as promoter variants. These variants can be changed by one or more nucleotide exchanges, by insertion (s) and / or deletion (s), but without the functionality or effectiveness of the promoters being impaired. Furthermore, the effectiveness of the promoters can be increased by changing their sequence, or completely replaced by more effective promoters, including organisms of other species.
Unter Derivaten sind auch vorteilhaft Varianten zu verstehen, deren Nukleotidsequenz im Bereich -1 bis -2000 vor dem Startcodon so verändert wurden, dass die Genexpression und/oder die Proteinexpression verändert, bevorzugt erhöht wird. Weiter- hin sind unter Derivaten auch Varianten zu verstehen, die am 3'-Ende verändert wurden.Derivatives are also advantageously to be understood as variants whose nucleotide sequence in the range from -1 to -2000 before the start codon has been changed such that the gene expression and / or the protein expression is changed, preferably increased. Derivatives are also to be understood as variants that have been changed at the 3 'end.
Vorteilhaft kann das Isomerase-Gen im erfindungsgemäßen Verfahren mit weiteren Genen der Fettsäurebiosynthese kombiniert werden. Insbesondere die Kombination mit einer Δ-12-Desaturase ist vorteilhaft. Unter Derivaten der erfindungsgemäßen Aminosäuresequenzen sind Proteine zu verstehen, die eine in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellte Aminosäuresequenz oder eine daraus durch Substitution, Inversion, Insertion oder Deleti- on von einem oder mehreren Aminosäureresten erhältliche Sequenz enthalten, wobei die enzymatische Aktivität der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Proteine erhalten bleibt bzw. nicht wesentlich verändert wird. Diese nicht wesentlich veränderten Proteine sind daher noch enzymatisch aktiv, das heißt funktio- nell. Unter nicht wesentlich verändert sind alle Enzyme zu verstehen, die noch mindestens 10 %, bevorzugt 20 %, besonders bevorzugt 30 % der enzymatischen Aktivität des Ausgangsenzyms aufweisen. Oder deren enzymatische Aktivität im Vergleich zum Ausgangsenzym bzw. der Ausgangsaminosäuresequenz um mindestens 10 %, bevor- zugt um 50 %, besonders bevorzugt um mindestens 100 % gesteigert ist. Dabei können beispielsweise bestimmte Aminosäuren durch solche mit ähnlichen physikochemi- schen Eigenschaften (Raumerfüllung, Basizität, Hydrophobizität etc.) ersetzt werden. Beispielsweise werden Argininreste gegen Lysinreste, Valinreste gegen Isoleucinreste oder Asparaginsäurereste gegen Glutaminsäurereste ausgetauscht. Es können aber auch ein oder mehrere Aminosäuren in ihrer Reihenfolge vertauscht, hinzugefügt oder entfernt werden, oder es können mehrere dieser Maßnahmen miteinander kombiniert werden.The isomerase gene can advantageously be combined in the process according to the invention with other genes of fatty acid biosynthesis. The combination with a Δ-12 desaturase is particularly advantageous. Derivatives of the amino acid sequences according to the invention are to be understood as proteins which have an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or a substitution, inversion, insertion or deletion of one or more amino acid residues Available sequence contain, wherein the enzymatic activity of the proteins shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 is retained or is not changed significantly. These not significantly modified proteins are therefore still enzymatically active, that is, functional nell. Not significantly changed means all enzymes which still have at least 10%, preferably 20%, particularly preferably 30% of the enzymatic activity of the starting enzyme. Or their enzymatic activity is increased by at least 10%, preferably by 50%, particularly preferably by at least 100%, compared to the starting enzyme or the starting amino acid sequence. For example, certain amino acids can be replaced by those with similar physicochemical properties (space filling, basicity, hydrophobicity, etc.). For example, arginine residues are exchanged for lysine residues, valine residues for isoleucine residues or aspartic acid residues for glutamic acid residues. However, one or more amino acids can also be interchanged, added or removed in their order, or several of these measures can be combined with one another.
Unter den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäurekonstrukten oder -fragmenten sind Sequenzen zu verstehen, die mindestens eine der Nukleinsäu- resequenzen SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 enthalten oder die sich als Ergebnis des genetischen Codes durch Rückübersetzung aus SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 ableiten lassen oder Derivate der Sequenzen SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 enthalten und die mit einem oder mehreren Regulationssignalen vorteilhafterweise zur Erhöhung der Genexpression funktionell verknüpft wurden. Beispielsweise handelt es sich bei diesen regulatorischen Sequenzen um Sequenzen an die Induktoren oder Repressoren binden und so die Expression der Nukleinsäure regulieren. Zusätzlich zu diesen neuen Regulationssequenzen oder anstelle dieser Sequenzen kann die natürliche Regulation dieser Sequenzen vor den eigentlichen Strukturgenen noch vorhanden sein und gegebenenfalls genetisch verän- dert worden sein, so dass die natürliche Regulation ausgeschaltet und die Expression der Gene erhöht wurde. Das Genkonstrukt (= Nukleinsäurekonstrukt) kann aber auch einfacher aufgebaut sein, d.h., es wurden keine zusätzlichen Regulationssignale vor die Sequenz oder dessen Derivate inseriert und der natürliche Promotor mit seiner Regulation wurde nicht entfernt. Stattdessen wurde die natürliche Regulationssequenz so mutiert, dass keine Regulation mehr erfolgt und die Genexpression gesteigert wird. Diese veränderten Promotoren können auch allein vor das natürliche Gen zur Steigerung der Aktivität gebracht werden. Das Genkonstrukt kann außerdem vorteilhafterweise auch eine oder mehrere sogenannte "enhancer Sequenzen" funktionell verknüpft mit dem Promotor enthalten, die eine erhöhte Expression der Nukleinsäuresequenz ermöglichen. Auch am 3'-Ende der DNA-Sequenzen können zusätzliche vorteilhafte Sequenzen inseriert werden wie weitere regulatorische Elemente oder Terminatoren. Das Isomerase-Gen bzw. die Isomerase-Gene können in einer oder mehreren Kopien im Genkonstrukt enthalten sein.The nucleic acid constructs or fragments used in the method according to the invention are to be understood as sequences which contain at least one of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or which are the result of the genetic code by back-translation can be derived from SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or contain derivatives of the sequences SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 and which advantageously with one or more regulation signals were functionally linked to increase gene expression. For example, these regulatory sequences are sequences to which inducers or repressors bind and thus regulate the expression of the nucleic acid. In addition to these new regulatory sequences or instead of these sequences, the natural regulation of these sequences may still be present before the actual structural genes and may have been genetically modified so that the natural regulation has been switched off and the expression of the genes increased. However, the gene construct (= nucleic acid construct) can also have a simpler structure, i.e. no additional regulatory signals have been inserted in front of the sequence or its derivatives and the natural promoter with its regulation has not been removed. Instead, the natural regulatory sequence was mutated so that regulation no longer takes place and gene expression is increased. These modified promoters can also be placed in front of the natural gene to increase activity. The gene construct can also advantageously contain one or more so-called "enhancer sequences" functionally linked to the promoter, which enable increased expression of the nucleic acid sequence. Additional advantageous sequences, such as further regulatory elements or terminators, can also be inserted at the 3 'end of the DNA sequences. The isomerase gene or the isomerase genes can be contained in one or more copies in the gene construct.
Vorteilhafte Regulationssequenzen für das erfindungsgemäße Verfahren sind bei- spielsweise in Promotoren wie cos-, tac-, trp-, tet-, trp-tet-, Ipp-, lac-, Ipp-lac-, laclq"' T7-, T5-, T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, λ-PR- oder im λ -PL-Promotor enthalten, die vorteilhafterweise in gram-negativen Bakterien Anwendung finden und vorteilhaft für die Vermehrung der Nukleinsäure in diesen Organismen verwendet werden können. Weitere vor- teilhafte Regulationssequenzen sind beispielsweise in den gram-positiven Promotoren amy und SPO2, in den Hefe- oder Pilzpromotoren ADC1 , MFα, AC, P-60, CYC1 , GAPDH, TEF, rp28, ADH oder in den Pflanzenpromotoren wie CaMV/35S [Franck et al., Cell 21(1980) 285-294], PRP1 [Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, Iib4, STLS1 , B33, nos oder im Ubiquitin-Promotor enthalten. Weitere vorteilhafte Pflanzenpromotoren sind beispielsweise ein durch Benzensulfonamid-induzierbarer (EP 388186), ein durch Tetrazyklin-induzierbarer (Gatz et al., (1992) Plant J. 2, 397- 404), ein durch Abscisinsäure-induzierbarer (EP335528) bzw. ein durch Ethanol- oder Cyclohexanon-induzierbarer (WO9321334) Promotor. Weitere Pflanzenpromotoren sind beispielsweise der Promotor der cytosolischen FBPase aus Kartoffel, der ST-LSI Promotor aus Kartoffel (Stockhaus et al., EMBO J. 8 (1989) 2445-245), der Promotor der Phosphoribosylpyrophosphat Amidotransferase aus Glycine max (siehe auch Genbank Accession Nummer U87999) oder ein Nodien-spezifischen Promotor wie in EP 249676 können vorteilhaft verwandt werden. Vorteilhaft sind insbesonders solche pflanzliche Promotoren, die die Expression in Geweben oder Pflanzenteilen sicherstellen, in denen die Fettbiosynthese bzw. dessen Vorstufen stattfindet. Insbesondere zu nennen sind Promotoren, die eine samenspezifische Expression gewährleisten wie beispielsweise der usp-Promotor, der LEB4-Promotor, der Phaseolin-Promotor oder der Napin-Promotor. Prinzipiell können alle natürlichen Promotoren mit ihren Regulationssequenzen wie die oben genannten für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Darüber hinaus können auch synthetische Promotoren vorteilhaft verwendet werden.Advantageous regulatory sequences for the method according to the invention are, for example, in promoters such as cos, tac, trp, tet, trp-tet, Ipp, lac, Ipp-lac, lacl q " 'T7, T5- , T3-, gal-, trc-, ara-, SP6-, λ-P R - or in the λ -P L promoter, which are advantageously used in gram-negative bacteria and advantageously for the multiplication of nucleic acid in these organisms can be used. Partial regulatory sequences are, for example, in the gram-positive promoters amy and SPO2, in the yeast or fungal promoters ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH or in the plant promoters such as CaMV / 35S [Franck et al., 1980, Cell 21: 285-294], PRP1 [Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993)], SSU, OCS, Iib4, STLS1, B33, nos or in the ubiquitin promoter. Further advantageous plant promoters are, for example, one that can be induced by benzenesulfonamide (EP 388186), one that can be induced by tetracycline (Gatz et al., (1992) Plant J. 2, 397-404), one that can be induced by abscisic acid (EP335528) or one by ethanol or cyclohexanone inducible (WO9321334) promoter. Further plant promoters are, for example, the promoter of the cytosolic FBPase from potato, the ST-LSI promoter from potato (Stockhaus et al., EMBO J. 8 (1989) 2445-245), the promoter of the phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferase from Glycine max (see also Genbank Accession Number U87999) or a node-specific promoter as in EP 249676 can advantageously be used. Plant promoters which ensure expression in tissues or parts of plants in which fat biosynthesis or its precursors take place are particularly advantageous. Promoters which ensure seed-specific expression, such as the usp promoter, the LEB4 promoter, the phaseolin promoter or the napin promoter, should be mentioned in particular. In principle, all natural promoters with their regulatory sequences such as those mentioned above can be used for the method according to the invention. In addition, synthetic promoters can also be used advantageously.
Im Nukleinsäurefragment(en) [= Genkonstrukt(en), Nukleinsäurekonstrukt(en)] können neben SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, und/oder SEQ ID NO: 5 wie oben beschrieben noch weitere Gene, die in die Organismen eingebracht werden sollen, enthalten sein. Diese Gene können unter getrennter Regulation oder unter der gleichen Regulationsregion wie die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Isomerase-Gene liegen. Bei diesen Genen handelt es sich beispielsweise um weitere Biosynthesegene vorteilhaft der Fettsäurebiosynthese. Vorteilhafte Fettsäurebiosynthesegene sind ausgewählt aus der Gruppe der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Acyl-CoA-Dehydrogenase, eine Acyl-ACP[= acyl carrier protein]-Desaturase, eine Acyl-ACP-Thioesterase, eine Fettsäure-Acyl-Transferase, eine Fettsäure-Synthase, eine Fettsäure-Hydroxylase, eine Acetyl-Coenzym A-Carboxylase, eine Acyl-Coenzym A-Oxidase, eine Fettsäure- Desaturase, eine Fettsäure-Acetylenase, eine Lipoxygenase, eine Triacylglycerol- Lipase, eine Allenoxid-Synthase, eine Hydroperoxid-Lyase, einen Fettsäuretransporter oder eine Fettsäure-Elongase codieren. Vorteilhaft werden die Isomerasegene im gleichen Nukleinsäurekonstrukt verwendet wie die weiteren Gene bevorzugt wird als weiteres Gen ein Δ-12-Desaturasegen verwendet.In addition to SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, and / or SEQ ID NO: 5, other genes that can be found in the organisms can be found in the nucleic acid fragment (s) [= gene construct (s), nucleic acid construct (s)] as described above should be included. These genes can be under separate regulation or under the same regulatory region as the isomerase genes used in the method according to the invention. These genes are, for example, further biosynthesis genes advantageously in fatty acid biosynthesis. Advantageous fatty acid biosynthesis genes are selected from the group of nucleic acid sequences which are suitable for an acyl-CoA dehydrogenase, an acyl-ACP [= acyl carrier protein] desaturase, an acyl-ACP thioesterase, a fatty acid acyl transferase, a fatty acid synthase , a fatty acid hydroxylase, an acetyl-coenzyme A carboxylase, an acyl-coenzyme A oxidase, a fatty acid desaturase, a fatty acid acetylenase, a lipoxygenase, a triacylglycerol lipase, an alloxide synthase, a hydroperoxide lyase, encode a fatty acid transporter or a fatty acid elongase. The isomerase genes are advantageously used in the same nucleic acid construct as the other genes. A Δ-12 desaturase gene is preferably used as the further gene.
Die erfindungsgemäßen Nukleinsaurekonstrukte werden zur Expression in einem Wirtsorganismus beispielsweise einem Mikroorganismus wie einem Pilz oder einer Pflanze vorteilhafterweise in einen Vektor wie beispielsweise einem Plasmid, einem Phagen oder sonstiger DNA inseriert, das eine optimale Expression der Gene im Wirt ermöglicht. Geeignete Plasmide sind beispielsweise in E. coli pLG338, pACYC184, pBR322, pUC18, pUC19, pKC30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, plN-lll113-B1, λgt11 oder pBdCI, in Streptomyces plJ101, plJ364, plJ702 oder plJ361, in Bacillus pUB110, pC194 oder pBD214, in Corynebacterium pSA77 oder pAJ667, in Pilzen pALSI, plL2 oder pBB116, in Hefen 2DM, pAG-1, YEp6, YEp13 oder pEMBLYe23 oder in Pflanzen pLGV23, pGHIac+, pBIN19, pAK2004, pVKH oder pDH51 oder Derivate der vorstehend genannten Plasmide. Die genannten Plasmide stellen eine kleine Auswahl der möglichen Plasmide dar. Weitere Plasmide sind dem Fachmann wohl bekannt und können beispielsweise aus dem Buch Cloning Vectors (Eds. Pouwels P.H. et al. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985,For expression in a host organism, for example a microorganism such as a fungus or a plant, the nucleic acid constructs according to the invention are advantageously inserted into a vector such as, for example, a plasmid, a phage or other DNA, which optimally expresses the genes in the host allows. Suitable plasmids are, for example, in E. coli pLG338, pACYC184, pBR322, pUC18, pUC19, pKC30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, plN-III 113 -B1, λgt11 or pBdCIJ36, in Streptomy , plJ702 or plJ361, in Bacillus pUB110, pC194 or pBD214, in Corynebacterium pSA77 or pAJ667, in mushrooms pALSI, plL2 or pBB116, in yeasts 2DM, pAG-1, YEp6, YEp13 or pEMBLYI23, or in plants pGBHGI23 + , pGBHGI23 + , pGBHGI23, pAK2004, pVKH or pDH51 or derivatives of the plasmids mentioned above. The plasmids mentioned represent a small selection of the possible plasmids. Further plasmids are well known to the person skilled in the art and can be found, for example, in the book Cloning Vectors (Eds. Pouwels PH et al. Elsevier, Amsterdam-New York-Oxford, 1985,
ISBN 0444 904018) entnommen werden. Geeignete pflanzliche Vektoren werden unter anderem in "Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology" (CRC Press), Kap. 6/7, S.71-119 beschrieben.ISBN 0444 904018). Suitable plant vectors are described in "Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology" (CRC Press), Chap. 6/7, p.71-119.
Unter Vektoren sind außer Plasmiden auch alle anderen dem Fachmann bekannten Vektoren wie beispielsweise Phagen, Viren wie SV40, CMV, Baculovirus, Adenovirus, Transposons, IS-Elemente, Phasmide, Phagemide, Cosmide, lineare oder zirkuläre DNA zu verstehen. Diese Vektoren können autonom im Wirtsorganismus repliziert oder chromosomal repliziert werden bevorzugt ist eine chromosomale Replikation.In addition to plasmids, vectors are also understood to mean all other vectors known to the person skilled in the art, such as phages, viruses such as SV40, CMV, baculovirus, adenovirus, transposons, IS elements, phasmids, phagemids, cosmids, linear or circular DNA. These vectors can be replicated autonomously in the host organism or can be replicated chromosomally. Chromosomal replication is preferred.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Vektoren, z.B. rekombinante Expressionsvek- toren, die mindestens eines im erfindungsgemäßen Verfahren verwendetes Nuklein- säuremolekül enthalten, und Wirtszellen, in die diese Vektoren eingebracht worden sind, insbesondere eukaryontische Mikroorganismen, Pflanzenzellen, Pflanzengewebe, -organe oder ganze Pflanzen. Bei einer Ausführungsform kann eine solche Wirtszelle die hergestellten konjugierten und nicht-konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäu- ren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen speichern; zur Isolation der gewünschten Verbindung werden die Zellen geerntet. Die Verbindung (Öle, Lipide, Triacylglyceride, Fettsäuren) kann dann aus dem Medium oder der Wirtszelle isoliert werden, die die vorgenannten mehrfach ungesättigten Fettsäuren enthalten oder speichern, am stärksten bevorzugt Zellen sind Zellen von Speichergeweben wie bei Pflan- zen Zellen von Samenhüllen, Knollen, Epidermis- und Samenzellen.Another aspect of the invention relates to vectors, e.g. recombinant expression vectors which contain at least one nucleic acid molecule used in the method according to the invention, and host cells into which these vectors have been introduced, in particular eukaryotic microorganisms, plant cells, plant tissues, plant organs or whole plants. In one embodiment, such a host cell can store the conjugated and non-conjugated polyunsaturated fatty acids produced with at least two advantageously three double bonds; the cells are harvested to isolate the desired compound. The compound (oils, lipids, triacylglycerides, fatty acids) can then be isolated from the medium or the host cell which contain or store the abovementioned polyunsaturated fatty acids, most preferably cells from storage tissues, such as in plants from cells of seed shells, tubers , Epidermal and sperm cells.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine genetisch veränderte Pflanze, bevorzugt ein Ölfruchtpflanze, wie vorstehend erwähnt, besonders bevorzugt eine Lein-, Sonnenblumen-, Baumwoll- oder Safflorpflanze, in die ein Isomerase-Gen eingebracht worden ist. Bei einer Ausführungsform ist das Genom von Lein, Raps, Soja, Sonnen- blume, Baumwolle oder Safflor durch Einbringen eines Isomerase-Gens, das für eine Wildtyp- oder mutierte Isomerase-Sequenz codiert, als Transgen verändert worden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird Lein, Sonnenblume, Soja oder Safflor auch zur Produktion einer gewünschten Verbindung, wie Lipiden und Fettsäuren, wobei Triene und/oder Diene besonders bevorzugt sind ganz besonders bevorzugt ist CLA, verwendet. Der Vektor enthält vorteilhaft mindestens eine Kopie der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenz und/oder des erfindungsgemäßen Nuklein- säurekonstrukts.Yet another aspect of the invention relates to a genetically modified plant, preferably an oil fruit plant, as mentioned above, particularly preferably a linseed, sunflower, cotton or safflower body, into which an isomerase gene has been introduced. In one embodiment, the genome of linseed, rapeseed, soybean, sunflower, cotton or safflower has been changed as a transgene by introducing an isomerase gene which codes for a wild-type or mutated isomerase sequence. In a preferred embodiment, flax, sunflower, soybean or safflower is also used to produce a desired compound, such as lipids and fatty acids, with triene and / or dienes being particularly preferred and CLA being particularly preferred. The vector advantageously contains at least one copy of the nucleic acid sequence used in the method according to the invention and / or the nucleic acid construct according to the invention.
Zur Erhöhung der Genkopienzahl können die Nukleinsäuresequenzen oder homologen Gene, beispielsweise in ein Nukleinsäurefragment bzw. in einen Vektor eingebaut werden, der vorzugsweise die den jeweiligen Genen zugeordnete, regulatorische Gensequenzen oder analog wirkende Promotoraktivität enthält. Insbesondere werden solche regulatorische Sequenzen verwendet, die die Genexpression verstärken.To increase the number of gene copies, the nucleic acid sequences or homologous genes can be incorporated, for example, into a nucleic acid fragment or into a vector which preferably contains the regulatory gene sequences assigned to the respective genes or promoter activity acting in an analogous manner. In particular, those regulatory sequences are used which increase gene expression.
Vorteilhafterweise enthalten die Nukleinsäurefragmente zur Expression der weiteren enthaltenen Gene zusätzlich noch 3' und/oder 5' Terminaie regulatorische Sequenzen zur Steigerung der Expression, die je nach ausgewähltem Wirtsorganismus und Gen oder Gene für eine optimale Expression ausgewählt werden.Advantageously, the nucleic acid fragments for the expression of the further genes contained additionally contain 3 'and / or 5' terminaie regulatory sequences for increasing the expression, which are selected depending on the selected host organism and gene or genes for optimal expression.
Diese regulatorischen Sequenzen sollen die gezielte Expression der Gene und der Proteinexpression ermöglichen. Dies kann beispielsweise je nach Wirtsorganismus (= transgener Organismus) bedeuten", dass das Gen erst nach Induktion exprimiert und/oder überexprimiert wird, oder dass es sofort exprimiert und/oder überexprimiert wird.These regulatory sequences are intended to enable targeted expression of the genes and protein expression. Depending on the host organism (= transgenic organism), this can mean, for example, " that the gene is only expressed and / or overexpressed after induction, or that it is immediately expressed and / or overexpressed.
Die regulatorischen Sequenzen bzw. Faktoren können dabei vorzugsweise die Genexpression der eingeführten Gene positiv beeinflussen und dadurch erhöhen. So kann eine Verstärkung der regulatorischen Elemente vorteilhafterweise auf der Transkriptionsebene erfolgen, indem starke Transkriptionssignale wie Promotoren und/oder "Enhancer" verwendet werden. Daneben ist aber auch eine Verstärkung der Translation möglich, indem beispielsweise die Stabilität der mRNA verbessert wird.The regulatory sequences or factors can preferably have a positive influence on the gene expression of the introduced genes and thereby increase it. Thus, the regulatory elements can advantageously be strengthened at the transcription level by using strong transcription signals such as promoters and / or "enhancers". In addition, an increase in translation is also possible, for example, by improving the stability of the mRNA.
In einerweiteren Ausgestaltungsform des Vektors kann das Genkonstrukt (= Nuklein- saurekonstrukt; der Singular soll für die vorliegende Beschreibung auch den Plural umfassen) auch vorteilhafterweise in Form einer linearen DNA in die Organismen eingeführt werden und über heterologe oder homologe Rekombination in das Genom des Wirtsorganismus integriert werden. Diese lineare DNA kann aus einem linearisierten Plasmid oder nur aus dem Nukleinsäurefragment als Vektor oder der im erfindungs- gemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenz bestehen.In a further embodiment of the vector, the gene construct (= nucleic acid construct; the singular should also include the plural for the present description) can also advantageously be introduced into the organisms in the form of a linear DNA and integrated into the genome of the host organism via heterologous or homologous recombination become. This linear DNA can consist of a linearized plasmid or only of the nucleic acid fragment as a vector or the nucleic acid sequence used in the method according to the invention.
Vorteilhafterweise wird die Nukleinsäuresequenz (der Singular soll für die vorliegende Beschreibung auch den Plural umfassen) zusammen mit mindestens einem Reportergen in ein Nukleinsäurekonstrukt kloniert, das in das Genom eingebracht wird. Dieses Reportergen sollte eine leichte Detektierbarkeit über einen Wachstums-, Fluoreszenz-, Chemo-, Biolumineszenz- oder Resistenzassay oder über eine photometrische Messung ermöglichen. Beispielhaft seien als Reportergene Antibiotika-oder Herbizidresistenzgene, Hydrolasegene, Fluoreszenzproteingene, Biolumineszenzgene, Zuckeroder Nukleotidstoffwechselgene oder Biosynthesegene wie das Ura3-Gen, das Ilv2- Gen, das Luciferasegen, das ß-Galactosidasegen, das gfp-Gen, das 2-Desoxy- glucose-6-phosphat-Phosphatasegen, das ß-Glucuronidase-Gen, ß-Lactamasegen, das Neomycinphosphotransferasegen, das Hygromycinphosphotransferasegen oder das BASTA (= Gluphosinatresistenz)-Gen genannt. Diese Gene ermöglichen eine leichte Messbarkeit und Quantifizierbarkeit der Transcriptionsaktivität und damit der Expression der Gene. Damit lassen sich Genomstellen identifizieren, die eine unter- schiedliche Produktivität zeigen. Weiterhin können erfolgreiche Transformationen vorteilhaft mit diesen Reportergenen identifiziert werden.The nucleic acid sequence (the singular should also include the plural for the present description) is advantageously cloned together with at least one reporter gene into a nucleic acid construct which is introduced into the genome. This reporter gene should enable easy detection via a growth, fluorescence, chemo, bioluminescence or resistance assay or via a photometric measurement. Examples include reporter genes, antibiotic or herbicide resistance genes, hydrolase genes, fluorescence protein genes, bioluminescence genes, sugar or nucleotide metabolism genes or biosynthesis genes such as the Ura3 gene, the Ilv2 gene, the luciferase gene, the ß-galactosidase gene, the 2-desp-gene, the gfp gene, the gfp gene, 6-phosphate-phosphatase gene, the ß-glucuronidase gene, ß-lactamase gene, called the neomycin phosphotransferase gene, the hygromycin phosphotransferase gene or the BASTA (= gluphosinate resistance) gene. These genes enable the transcription activity and thus the expression of the genes to be measured and quantified easily. This enables genome sites to be identified that show different productivity. Furthermore, successful transformations can advantageously be identified with these reporter genes.
Ein Nukleinsäurekonstrukt für Pflanzen enthält vorzugsweise Regulationssequenzen, welche die Genexpression in Pflanzenzellen steuern können und funktionsfähig verbunden sind, so dass jede Sequenz ihre Funktion, wie Termination der Transkription, erfüllen kann, beispielsweise Polyadenylierungssignale. Bevorzugte Polyadenylie- rungssignale sind diejenigen, die aus Agrobacterium tumefaciens-t-DNA stammen, wie das als Octopinsynthase bekannte Gen 3 des Ti-Plasmids pTiACHδ (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984) 835ff.) oder funktioneile Äquivalente davon, aber auch alle anderen in Pflanzen funktionell aktiven Terminatoren sind geeignet. Da die Pflanzengenexpression sehr Oft nicht auf Transkriptionsebenen beschränkt ist, enthält eine Pflanzen-Expressionskassette vorzugsweise andere funktionsfähig verbunden Sequenzen, wie Translationsenhancer, beispielsweise die Overdrive-Sequenz, welche die 5'-untranslatierte Leader-Sequenz aus Tabakmosaikvirus, die das Prote- in/RNA-Verhältnis erhöht, enthält (Gallie et al., 1987, Nucl. Acids Research 15:8693- 8711).A nucleic acid construct for plants preferably contains regulatory sequences which can control the gene expression in plant cells and are operably linked so that each sequence can fulfill its function, such as termination of the transcription, for example polyadenylation signals. Preferred polyadenylation signals are those derived from Agrobacterium tumefaciens-t-DNA, such as gene 3 of the Ti plasmid pTiACHδ (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984) 835ff.) Known as octopine synthase or functional equivalents thereof, but all other terminators that are functionally active in plants are also suitable. Since plant gene expression is often not restricted to transcriptional levels, a plant expression cassette preferably contains other functionally linked sequences, such as translation enhancers, for example the overdrive sequence, which is the 5'-untranslated leader sequence from tobacco mosaic virus which contains the protein / RNA Ratio increased (Gallie et al., 1987, Nucl. Acids Research 15: 8693-8711).
Die Pflanzengenexpression muss wie oben beschrieben funktionsfähig mit einem geeigneten Promotor verbunden sein, der die Genexpression auf rechtzeitige, zell- oder gewebespezifische Weise durchführt. Nutzbare Promotoren sind konstitutive Promotoren (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), wie diejenigen, die von Pflanzenviren stammen, wie 35S CAMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (siehe auch US 5352605 und WO 84/02913) oder Pflanzenpromotoren, wie der in US 4,962,028 beschriebene der kleinen Untereinheit der Rubisco.Plant gene expression, as described above, must be operably linked to a suitable promoter that performs gene expression in a timely, cell or tissue specific manner. Useful promoters are constitutive promoters (Benfey et al., EMBO J. 8 (1989) 2195-2202), such as those derived from plant viruses, such as 35S CAMV (Franck et al., Cell 21 (1980) 285-294), 19S CaMV (see also US 5352605 and WO 84/02913) or plant promoters, such as that of the small subunit of the Rubisco described in US 4,962,028.
Andere bevorzugte Sequenzen für die Verwendung zur funktionsfähigen Verbindung in Pflanzengenexpressions-Kassetten sind Targeting-Sequenzen, die zur Steuerung des Genproduktes in sein entsprechendes Zellkompartiment notwendig sind (siehe eine Übersicht in Kermode, Grit. Rev. Plant Sei. 15, 4 (1996) 285-423 und darin zitierte Literaturstellen), beispielsweise in die Vakuole, den Zellkern, alle Arten von Piastiden, wie Amyloplasten, Chloroplasten, Chromoplasten, den extrazellulären Raum, die Mito- chondrien, das Endoplasmatische Retikulum, Ölkörper, Peroxisomen und andere Kompartimente von Pflanzenzellen.Other preferred sequences for use for the functional connection in plant gene expression cassettes are targeting sequences which are necessary for the control of the gene product into its corresponding cell compartment (see an overview in Kermode, Grit. Rev. Plant Sei. 15, 4 (1996) 285 -423 and references cited therein), for example in the vacuole, the cell nucleus, all types of plastids, such as amyloplasts, chloroplasts, chromoplasts, the extracellular space, the mitochondria, the endoplasmic reticulum, oil bodies, peroxisomes and other compartments of plant cells.
Die Pflanzengenexpression lässt sich auch wie oben beschrieben über einen chemisch induzierbaren Promotor erleichtern (siehe eine Übersicht in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Bio!., 48:89-108). Chemisch induzierbare Promotoren eignen sich besonders, wenn gewünscht wird, dass die Genexpression auf zeitspezifische Weise erfolgt. Beispiele für solche Promotoren sind ein Salicylsäure-induzierbarer Promotor (WO 95/19443), ein Tetracyclin-induzierbarer Promotor (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) und ein Ethanol-induzierbarer Promotor.Plant gene expression can also be facilitated as described above using a chemically inducible promoter (see an overview in Gatz 1997, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Bio!., 48: 89-108). Chemically inducible promoters are particularly suitable if it is desired that the gene expression be carried out in a time-specific manner. Examples of such promoters are a salicylic acid-inducible one Promoter (WO 95/19443), a tetracycline-inducible promoter (Gatz et al. (1992) Plant J. 2, 397-404) and an ethanol-inducible promoter.
Auch Promotoren, die auf biotische oder abiotische Stressbedingungen reagieren, sind geeignete Promotoren, beispielsweise der pathogeninduzierte PRP1 -Gen-Promotor (Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993) 361-366), der hitzeinduzierbare hsp80-Promoters that react to biotic or abiotic stress conditions are also suitable promoters, for example the pathogen-induced PRP1 gene promoter (Ward et al., Plant. Mol. Biol. 22 (1993) 361-366), the heat-inducible hsp80-
Promotor aus Tomate (US 5,187,267), der kälteinduzierbare Alphaamylase-Promotor aus Kartoffel (WO 96/12814) oder der durch Wunden induzierbare pinll-Promotor (EP- A-0 375 091).Promoter from tomato (US 5,187,267), the cold-inducible alpha amylase promoter from potato (WO 96/12814) or the wound-inducible pin III promoter (EP-A-0 375 091).
Es sind insbesondere solche Promotoren bevorzugt, welche die Genexpression in Ge- weben und Organen herbeiführen, in denen die Lipid- und Olbiosynthese stattfindet, in Samenzellen, wie den Zellen des Endosperms und des sich entwickelnden Embryos. Geeignete Promotoren sind der Napingen-Promotor aus Raps (US 5,608,152), der USP-Promotor aus Vicia faba (Baeumlein et al., Mol Gen Genet, 1991, 225 (3):459- 67), der Oleosin-Promotor aus Arabidopsis (WO 98/45461), der Phäseolin-Promotor aus Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), der Bce4-Promotor aus Brassica (WOThose promoters which bring about gene expression in tissues and organs in which lipid and olbiosynthesis takes place, in sperm cells, such as the cells of the endosperm and the developing embryo, are particularly preferred. Suitable promoters are the Napingen promoter from rapeseed (US 5,608,152), the USP promoter from Vicia faba (Baeumlein et al., Mol Gen Genet, 1991, 225 (3): 459-67), the oleosin promoter from Arabidopsis ( WO 98/45461), the phaeolin promoter from Phaseolus vulgaris (US 5,504,200), the Bce4 promoter from Brassica (WO
91/13980) oder der Legumin-B4-Promotor (LeB4; Baeumlein et al., 1992, Plant Journal, 2 (2):233-9) sowie Promotoren, welche die samenspezifische Expression in Mono- kotyledonen-Pflanzen, wie Mais, Gerste, Weizen, Roggen, Reis usw. herbeiführen. Geeignete beachtenswerte Promotoren sind der lpt2- oder lpt1 -Gen-Promotor aus Gerste (WO 95/15389 und WO 95/23230) oder die in WO 99/16890 beschriebenen91/13980) or the legumin B4 promoter (LeB4; Baeumlein et al., 1992, Plant Journal, 2 (2): 233-9) and promoters which promote seed-specific expression in monocot plants, such as maize, Bring barley, wheat, rye, rice, etc. Suitable noteworthy promoters are the barley lpt2 or lpt1 gene promoter (WO 95/15389 and WO 95/23230) or those described in WO 99/16890
(Promotoren aus dem Gersten-Hordein-Gen, dem Reis-Glutelin-Gen, dem Reis-Oryzin- Gen, dem Reis-Prolamin-Gen, dem Weizen-Gliadin-Gen, Weizen-Glutelin-Gen, dem Mais-Zein-Gen, dem Hafer-Glutelin-Gen, dem Sorghum-Kasirin-Gen, dem Roggen- Secalin-Gen). Insbesondere kann die multiparallele Expression der im Verfahren verwendeten Isomeren allein oder in Kombination mit Desaturasen wie derΔ-12-Desaturase gewünscht sein. Die Einführung solcher Expressionskassetten kann über eine simultane Transformation mehrerer einzelner Expressionskonstrukte erfolgen oder bevorzugt durch Kombination mehrerer Expressionskassetten auf einem Konstrukt. Auch können meh- rere Vektoren mit jeweils mehreren Expressionskassetten transformiert und auf die Wirtszelle übertragen werden.(Promoters from the barley-hordein gene, the rice-glutelin gene, the rice-oryzin gene, the rice-prolamin gene, the wheat-gliadin gene, wheat-glutelin gene, the maize-zein gene , the oat-glutelin gene, the sorghum-kasirin gene, the rye-secalin gene). In particular, the multiparallel expression of the isomers used in the method alone or in combination with desaturases such as the Δ-12 desaturase may be desired. Such expression cassettes can be introduced via a simultaneous transformation of several individual expression constructs or preferably by combining several expression cassettes on one construct. Several vectors, each with a plurality of expression cassettes, can also be transformed and transferred to the host cell.
Ebenfalls besonders geeignet sind Promotoren, welche die plastidenspezifische Expression herbeiführen, da Piastiden das Kompartiment sind, in dem die Vorläufer sowie einige Endprodukte der Lipidbiosynthese synthetisiert werden. Geeignete Promotoren, wie der virale RNA-Polymerase-Promotor, sind beschrieben in WO 95/16783 undPromoters which bring about plastid-specific expression are also particularly suitable, since plastids are the compartment in which the precursors and some end products of lipid biosynthesis are synthesized. Suitable promoters, such as the viral RNA polymerase promoter, are described in WO 95/16783 and
WO 97/06250, und der clpP-Promotor aus Arabidopsis, beschrieben in WO 99/46394.WO 97/06250, and the Arabidopsis clpP promoter, described in WO 99/46394.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können in die erflndungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen auch alleine in einen Organismus eingebracht werden. Sollen neben der erfindungsgemäßen Nukleinsäuresequenz weitere Gene in den Organismus eingeführt werden, so können alle zusammen mit einem Reportergen in einem einzigen Vektor oder jedes einzelne Gen mit einem Reportergen in je einem Vektor in den Organismus eingebracht werden, wobei die verschiedenen Vektoren gleich- zeitig oder sukzessive eingebracht werden können.In a further advantageous embodiment, nucleic acid sequences used in the methods according to the invention can also be introduced into an organism alone. If, in addition to the nucleic acid sequence according to the invention, further genes are to be introduced into the organism, they can all be introduced into the organism together with a reporter gene in a single vector or each individual gene with a reporter gene in one vector, the different vectors being carried out simultaneously or successively can be introduced.
Der Wirtsorganismus enthält vorteilhaft mindestens eine Kopie der Nukleinsäuresequenz und/oder des Nukleinsäurekonstrukts.The host organism advantageously contains at least one copy of the nucleic acid sequence and / or the nucleic acid construct.
Das Einbringen der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren, des Nukleinsäurekonstrukts oder des Vektors in Organismen beispielsweise Pflanzen kann prinzipiell nach allen dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen.The introduction of the nucleic acids according to the invention, the nucleic acid construct or the vector into organisms, for example plants, can in principle be carried out by all methods known to the person skilled in the art.
Für Mikroorganismen kann der Fachmann entsprechende Methoden den Lehrbüchern von Sambrook, J. et al. (1989) Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, von F.M. Ausubel et al. (1994) Current protocols in molecular biology, John Wiley and Sons, von D.M. Glover et al., DNA Cloning Vol.1, (1995), IRL Press (ISBN 019-963476-9), von Kaiser et al. (1994) Methods in Yeast Genetics, Cold Spring Habor Laboratory Press oder Guthrie et al. Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology, Methods in Enzymology, 1994, Academic Press entnehmen.For microorganisms, the person skilled in the art can use the corresponding textbooks from Sambrook, J. et al. (1989) Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, by F.M. Ausubel et al. (1994) Current protocols in molecular biology, John Wiley and Sons, by D.M. Glover et al., DNA Cloning Vol.1, (1995), IRL Press (ISBN 019-963476-9), by Kaiser et al. (1994) Methods in Yeast Genetics, Cold Spring Habor Laboratory Press or Guthrie et al. See Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology, Methods in Enzymology, 1994, Academic Press.
Die Übertragung von Fremdgenen in das Genom einer Pflanze wird als Transformation bezeichnet. Es werden dabei die beschriebenen Methoden zur Transformation und Regeneration von Pflanzen aus Pflanzengeweben oder Pflanzenzellen zur transienten oder stabilen Transformation genutzt. Geeignete Methoden sind die Protoplastentrans- formation durch Polyethylenglykol-induzierte DNA-Aufnahme, die Verwendung einer Genkanone, die Elektroporation, die Inkubation trockener Embryonen in DNA-haltiger Lösung, die Mikroinjektion und der durch Agrobacterium vermittelte Gentransfer. Die genannten Verfahren sind beispielsweise in B. Jenes et al., Techniques for GeneThe transfer of foreign genes into the genome of a plant is called transformation. The methods described for the transformation and regeneration of plants from plant tissues or plant cells for transient or stable transformation are used. Suitable methods are protoplast transformation by polyethylene glycol-induced DNA uptake, the use of a gene cannon, electroporation, the incubation of dry embryos in DNA-containing solution, microinjection and the gene transfer mediated by Agrobacterium. The methods mentioned are described, for example, in B. Jenes et al., Techniques for Gene
Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, herausgegeben von S.D. Kung und R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 sowie in Potrykus Annu. Rev. Plant Physiol. Plant. Molec. Biol. 42 (1991) 205-225) beschrieben. Vorzugsweise wird das zu exprimierende Konstrukt in einen Vektor kloniert, der geeignet ist, Agrobac- terium tumefaciens zu transformieren, beispielsweise pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711). Die Transformation von Pflanzen mit Agrobacterium tumefaciens wird beispielsweise von Höfgen und Willmitzer in Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877 beschrieben.Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, edited by S.D. Kung and R. Wu, Academic Press (1993) 128-143 and in Potrykus Annu. Rev. Plant Physiol. Plant. Molec. Biol. 42 (1991) 205-225). The construct to be expressed is preferably cloned into a vector which is suitable for transforming Agrobacterium tumefaciens, for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984) 8711). The transformation of plants with Agrobacterium tumefaciens is described, for example, by Höfgen and Willmitzer in Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877.
Mit einem erfindungsgemäßen Expressionsvektor transformierte Agrobakterien können ebenfalls in bekannter Weise zur Transformation von Pflanzen wie Testpflanzen wie Arabidopsis oder Kulturpflanzen, insbesondere von Öl-haltigen Kulturpflanzen, wie Soja, Erdnuss, Rizinus, Sonnenblume, Mais, Baumwolle, Flachs, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersaflor (Carthamus tinctorius) oder Kakaobohne verwendet werden, z.B. indem verwundete Blätter, Blattstücke, Hypocotylstücke oder Wurzeln in einer Agrobakterienlösung gebadet und anschließend in geeigneten Medien kultiviert werden. Unter Verwendung des GATE-WAY-Systems von Invitrogen zur Klonierung sind keine geeigneten Schnittstellen im Vektor mehr notwendig.Agrobacteria transformed with an expression vector according to the invention can also be used in a known manner to transform plants such as test plants such as Arabidopsis or crop plants, in particular oil-containing crop plants such as soybean, peanut, castor bean, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, Dyer safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean can be used, for example by bathing wounded leaves, leaf pieces, hypocotyl pieces or roots in an agrobacterial solution and then cultivating them in suitable media. Using the Invitrogen GATE-WAY system for cloning, no more suitable interfaces in the vector are necessary.
Die genetisch veränderten Pflanzenzellen können über alle dem Fachmann bekannten Methoden regeneriert werden. Entsprechende Methoden können den oben genannten Schriften von S.D. Kung und R. Wu, Potrykus oder Höfgen und Willmitzer entnommen werden.The genetically modified plant cells can be regenerated using all methods known to the person skilled in the art. Appropriate methods can be found in the above-mentioned writings by S.D. Kung and R. Wu, Potrykus or Höfgen and Willmitzer can be found.
Um eine stabile Integration der Isomerasegene in die transgene Pflanze über mehrere Generation sicherzustellen, sollte jede der im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, die für die Isomerase und/oder die vorteilhafte Δ-12-Desaturase codieren, unter der Kontrolle eines eigenen bevorzugt eines unterschiedlichen Promotors exprimiert werden, da sich wiederholende Sequenzmotive zu Instabilität der T-DNA bzw. zu Rekombinationsereignissen früheren können. Die Expressionskassette ist dabei vorteilhaft so aufgebaut, dass einem Promotor eine geeignete Schnittstelle zur Insertion der zu exprimierenden Nukleinsäure folgt vorteilhaft in einem Polylinker anschließend gege- benenfalls ein Terminator hinter dem Polylinker liegt. Diese Abfolge wiederholt sich mehrfach bevorzugt drei-, vier- oder fünfmal, so dass bis zu fünf Gene in einem Kon- strukt zusammengeführt werden und so zur Expression in die transgene Pflanze eingebracht werden können. Vorteilhaft wiederholt sich die Abfolge bis zu zwei- oder dreimal. Die Nukleinsäuresequenzen werden zur Expression über die geeignete Schnittstelle beispielsweise im Polylinker hinter den Promotor inseriert. Vorteilhaft hat jede Nukleinsäuresequenz ihren eigenen Promotor und gegebenenfalls ihren eigenen Terminator. Es ist aber auch möglich mehrere Nukleinsäuresequenzen hinter einem Promotor und ggf. vor einem Terminator zu inserieren. Dabei ist die Insertionsstelle bzw. die Abfolge der inserierten Nukleinsäuren in der Expressionskassette nicht von entscheidender Bedeutung, d.h. eine Nukleinsäuresequenz kann an erster oder letzter Stelle in der Kassette inseriert sein, ohne dass dadurch die Expression wesentlich be- einflusst wird. Es können in der Expressionskassette vorteilhaft unterschiedliche Promotoren wie beispielsweise der USP-, LegB4-, DC3- oder der Ubiquitin-Promotor und unterschiedliche Terminatoren verwendet werden. Es ist aber auch möglich nur einen Promotortyp in der Kassette zu verwenden. Dies kann jedoch zu unerwünschten Rekombinationsereignissen führen..In order to ensure stable integration of the isomerase genes into the transgenic plant over several generations, each of the nucleic acids used in the method, which code for the isomerase and / or the advantageous Δ-12-desaturase, should be expressed under the control of its own, preferably a different promoter , since repeating sequence motifs can lead to instability of the T-DNA or to recombination events earlier. The expression cassette is advantageously constructed in such a way that a promoter is followed by a suitable interface for inserting the nucleic acid to be expressed, advantageously in a polylinker, and then optionally a terminator behind the polylinker. This sequence is repeated several times, preferably three, four or five times, so that up to five genes are brought together in one construct and can thus be introduced into the transgenic plant for expression. The sequence is advantageously repeated up to two or three times. The nucleic acid sequences are inserted for expression via the suitable interface, for example in the polylinker behind the promoter. Each nucleic acid sequence advantageously has its own promoter and possibly its own terminator. However, it is also possible to insert several nucleic acid sequences behind a promoter and possibly in front of a terminator. The insertion point or the sequence of the inserted nucleic acids in the expression cassette is not of crucial importance, i.e. a nucleic acid sequence can be inserted at the first or last position in the cassette without the expression being significantly influenced thereby. Different promoters such as the USP, LegB4, DC3 or the ubiquitin promoter and different terminators can advantageously be used in the expression cassette. However, it is also possible to use only one type of promoter in the cassette. However, this can lead to undesirable recombination events.
Wie oben beschrieben sollte die Transkription der eingebrachten Gene vorteilhaft durch geeignete Terminatoren am 3'-Ende der eingebrachten Biosynthesegene (hinter dem Stoppcodon) abgebrochen werden. Verwendet werden kann z.B. der OCS1 Ter- minator. Wie auch für die Promotoren, so sollten hier für jedes Gen unterschiedliche Terminatorsequenzen verwendet werden.As described above, the transcription of the introduced genes should advantageously be terminated by suitable terminators at the 3 'end of the introduced biosynthesis genes (behind the stop codon). Can be used e.g. the OCS1 terminator. As for the promoters, different terminator sequences should be used for each gene.
Als Organismen bzw. Wirtsorganismen für die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuren, Nukleinsaurekonstrukte oder Vektoren eignen sich prinzipiell alle eukaryontischen Organismen, wie sie schon genannt wurden, die in der Lage sind Fettsäuren speziell ungesättigte Fettsäuren zu synthetisieren bzw. für die Expression rekombinanter Gene geeignet sind. Beispielhaft seien Pflanzen wie Arabidopsis, Aste- raceae wie Calendula, Punicaceae wie Punica granatum oder Kulturpflanzen wie Soja, Erdnuss, Rizinus, Sonnenblume, Mais, Baumwolle, Flachs, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersaflor (Carthamus tinctorius) oder Kakaobohne, Mikroorganismen wie Pilze beispielsweise die Gattung Mortierella, Saprolegnia oder Pythium, Hefen wie die Gat- tung Saccharomyces, Algen oder Protozoen wie Dinoflagellaten wie Crypthecodinium genannt. Bevorzugt werden Organismen, die natürlicherweise Öle in größeren Mengen synthetisieren können wie Pilze wie Mortierella alpina, Pythium insidiosum oder Pflanzen wie Soja, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersaflor, Rizinus, Flachs, Calendula, Erdnuss, Kakaobohne oder Sonnenblume oder Hefen wie Saccharomyces cerevisiae, besonders bevorzugt werden Soja, Raps, Sonnenblume, Färbersaflor, Flachs, Calendula oder Saccharomyces cerevisiae. Prinzipiell sind als Wirtsorganismen auch transgene Tiere beispielsweise C. elegans verwendbar.Suitable organisms or host organisms for the nucleic acids, nucleic acid constructs or vectors used in the method according to the invention are, in principle, all eukaryotic organisms, as have already been mentioned, which are able to synthesize fatty acids, especially unsaturated fatty acids or are suitable for the expression of recombinant genes. Examples include plants such as Arabidopsis, branches raceae such as Calendula, Punicaceae such as Punica granatum or crops such as soybean, peanut, castor oil, sunflower, corn, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, safflower (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi, for example the genus Mortierella, Saprolegnia or Pythium Yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as Crypthecodinium. Organisms which can naturally synthesize oils in large quantities, such as fungi such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum, or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, safflower, castor bean, flax, calendula, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae are preferred. Soybeans, rapeseed, sunflower, safflower, flax, calendula or Saccharomyces cerevisiae are particularly preferred. In principle, transgenic animals, for example C. elegans, can also be used as host organisms.
Unter transgen im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass die im Verfahren verwendeten Nukleinsäuren oder Nukleinsaurekonstrukte nicht an ihrer natürlichen Stelle im Genom eines Organismus sind, dabei können die Nukleinsäuren homolog oder he- terolog exprimiert werden. Transgen bedeutet aber auch, dass die Nukleinsäuren oder Expressionskassetten an ihrem natürlichen Platz im Genom eines Organismus sind, dass jedoch die Sequenz gegenüber der natürlichen Sequenz verändert wurde und/oder das die Regulationssequenzen, der natürlichen Sequenzen verändert wur- den. Bevorzugt ist unter transgen die Expression der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren an nicht natürlicher Stelle im Genom zu verstehen, d.h. eine homologe oder bevorzugt heterologe Expression der Nukleinsäuren liegt vor. Bevorzugte transgene Organismen sind die oben genannten transgenen Pflanzen bevorzugt Ölfruchtpflanzen, die große Mengen an Lipidverbindungen enthalten, wie Raps, Nachtkerze, Hanf, Diestel, Erdnuss, Canola, Lein, Soja, Safflor, Sonnenblume, Borretsch, oder Pflanzen, wieTransgenic in the sense of the invention means that the nucleic acids or nucleic acid constructs used in the method are not in their natural position in the genome of an organism, and the nucleic acids can be expressed homologously or heterologously. However, transgene also means that the nucleic acids or expression cassettes are in their natural place in the genome of an organism, but that the sequence has been changed compared to the natural sequence and / or that the regulatory sequences, the natural sequences, have been changed. Transgenic is preferably understood to mean the expression of the nucleic acids according to the invention at a non-natural location in the genome, i.e. homologous or preferably heterologous expression of the nucleic acids is present. Preferred transgenic organisms are the above-mentioned transgenic plants, preferably oil crop plants which contain large amounts of lipid compounds, such as oilseed rape, evening primrose, hemp, diesel, peanut, canola, flax, soybean, safflower, sunflower, borage, or plants such as
Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Baumwolle, Maniok, Pfeffer, Tagetes, Solanaceen-Pflanzen, wie Kartoffel, Tabak, Aubergine und Tomate, Vicia-Arten, Erbse, Alfalfa, Buschpflanzen (Kaffee, Kakao, Tee), Salix-Arten, Bäume (Ölplame, Kokosnuss) sowie ausdauernde Gräser und Futterfeldfrüchte. Besonders bevorzugte er- findungsgemäße Pflanzen sind Ölfruchtpflanzen, wie Soja, Erdnuss, Raps, Canola, Lein, Hanf, Nachtkerze, Sonnenblume, Safflor, Bäume (Ölpalme, Kokosnuss).Corn, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, cotton, cassava, pepper, tagetes, solanaceae plants such as potatoes, tobacco, eggplant and tomato, Vicia species, peas, alfalfa, bush plants (coffee, cocoa, tea ), Salix species, trees (oil plant, coconut) as well as perennial grasses and fodder crops. Particularly preferred plants according to the invention are oil fruit plants such as soybean, peanut, rapeseed, canola, flax, hemp, evening primrose, sunflower, safflower, trees (oil palm, coconut).
Die Verwendung der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Nukleinsäuresequenzen oder des Nukleinsäurekonstrukt zur Herstellung von transgenen eukaryontischen Organismen bzw. transgenen Pflanzen gehört deshalb auch zu den Erfindungs- gegenständen.The use of the nucleic acid sequences used in the process according to the invention or the nucleic acid construct for the production of transgenic eukaryotic organisms or transgenic plants is therefore also part of the subject matter of the invention.
Vorteilhaft wird zur Herstellung von transgenen eukaryontischen Organismen bzw. transgenen Pflanzen eine Nukleinsäuresequenz verwendet ausgewählt aus der Gruppe: a) Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5, oder b) Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder c) Derivate der in SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, ohne dass die enzymatische Wirkung der Polypeptide wesentlich verändert ist, oder d) einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen codon-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 %, vorteilhaft mindestens 1, 2, 3 oder 5 % bevorzugt mindestens 6, 7, 8, 9 oder 10 %, besonders bevorzugt mindestens 20, 30, 40 oder 50 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 60, 70, 80 oder 90 % eines euka- ryontischen codon-usage unterscheidet, oder e) Derivate der unter (d) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein, vorteilhaft mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 4, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 Codontripletts vorteilhaft am 5' Ende der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Aminosäure codieren, ver- längert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist.A nucleic acid sequence selected from the group is advantageously used for the production of transgenic eukaryotic organisms or transgenic plants: a) nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, or b) nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerate genetic code, or c) derivatives of those in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which encode polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and have at least 90% identity at the amino acid level , without the enzymatic action of the polypeptides being significantly changed, or d) a nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5 %, advantageously at least 1, 2, 3 or 5%, preferably at least 6, 7, 8, 9 or 10%, particularly preferably at least 20, 30, 40 or 50%, very particularly preferably at least 60, 70, 80 or 90% of one eukaryotic codon -usage distinguishes, or e) derivatives of the nucleic acid sequences claimed under (d), which by at least one, advantageously at least 2, preferably at least 3, particularly preferably at least 4, very particularly preferably at least 5 codon triplets advantageously at the 5 'end of the nucleic acid sequences which are for encoding an amino acid is extended without the enzymatic effect of the polypeptides encoded by the nucleic acids being significantly changed.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist wie oben beschrieben ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäuregemischen mit einem erhöhten Gehalt an ungesättigten Fettsäuren dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine oben beschriebene Nukleinsäuresequenz oder mindestens ein Nukleinsäurekonstrukt oder einen Vektor in einen bevorzugt Öl produzierenden Organismus bringt, diesen Organismus anzieht und das in dem Organismus enthaltene Öl und/oder Triglycerid isoliert und die im Öl und/oder Triglycerid enthaltenden Fettsäuren freisetzt.Another object of the invention, as described above, is a process for the production of fatty acid mixtures with an increased unsaturated fatty acid content, characterized in that at least one nucleic acid sequence described above or at least one nucleic acid construct or vector is brought into a preferably oil-producing organism, attracts this organism and isolates the oil and / or triglyceride contained in the organism and releases the fatty acids contained in the oil and / or triglyceride.
Auch ein Verfahren zur Herstellung von Ölen und/oder Triglyceriden mit einem erhöh- ten Gehalt an konjugierten und/oder nicht-konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine oben beschriebene Nukleinsäuresequenz oder mindestens ein Nukleinsäurekonstrukt oder einen Vektor in einen Öl produzierenden Organismus bringt, diesen Organismus anzieht und dass in dem Organismus enthaltene Öl isoliert, gehört zu den Erfindungsgegenständen.A process for the preparation of oils and / or triglycerides with an increased content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds, characterized in that at least one nucleic acid sequence described above or at least one nucleic acid construct or brings a vector into an oil producing organism, attracts this organism and isolates the oil contained in the organism is one of the objects of the invention.
Beide Verfahren ermöglichen vorteilhaft die Synthese von Fettsäuregemischen oder Triglyceriden mit einem erhöhten Gehalt an konjugierten und/oder nicht-konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei vorteilhaft drei Doppelbindungen. Da diese speziell in Pflanzen natürlicherweise nicht vorkommt, sind die aus den Pflanzen resultierenden Öle, Lipide und/oder Fettsäuregemische neu. Gleiches gilt auch für andere eukaryontische Organismen.Both methods advantageously enable the synthesis of fatty acid mixtures or triglycerides with an increased content of conjugated and / or non-conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two advantageously three double bonds. Since this does not occur naturally in plants, they are from the Plants resulting oils, lipids and / or fatty acid mixtures new. The same applies to other eukaryotic organisms.
Als Organismen für die genannten Verfahren seien beispielhaft Pflanzen wie Arabidopsis, Soja, Erdnuss, Rizinus, Sonnenblume, Mais, Baumwolle, Flachs, Raps, Kokos- nuss, Ölpalme, Färbersavflor (Carthamus tinctorius) oder Kakaobohne, Mikroorganismen wie Pilze Mortierella, Saprolegnia oder Pythium, Hefen wie die Gattung Saccharomyces, Algen oder Protozoen wie Dinoflagellaten wie Crypthecodinium genannt. Bevorzugt werden Organismen, die natürlicherweise Öle in größeren Mengen synthetisieren können wie Pilze wie Mortierella alpina, Pythium insidiosum oder Pflanzen wie So- ja, Raps, Kokosnuss, Ölpalme, Färbersavflor, Rizinus, Calendula, Punica, Erdnuss, Kakaobohne oder Sonnenblume oder Hefen wie Saccharomyces cerevisiae, besonders bevorzugt werden Soja, Raps, Sonnenblume, Calendula, Punica oder Saccharomyces cerevisiae.Examples of organisms for the processes mentioned are plants such as arabidopsis, soybean, peanut, castor bean, sunflower, maize, cotton, flax, rapeseed, coconut, oil palm, dyed savannah (Carthamus tinctorius) or cocoa bean, microorganisms such as fungi Mortierella, Saprolegnia or Pythium Yeasts such as the genus Saccharomyces, algae or protozoa such as dinoflagellates such as Crypthecodinium. Preference is given to organisms which can naturally synthesize oils in large amounts, such as fungi such as Mortierella alpina, Pythium insidiosum or plants such as soybean, rapeseed, coconut, oil palm, savory, castor bean, calendula, punica, peanut, cocoa bean or sunflower or yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, soya, rape, sunflower, calendula, punica or Saccharomyces cerevisiae are particularly preferred.
Die in den Verfahren verwendeten Organismen werden je nach Wirtsorganismus in dem Fachmann bekannter Weise angezogen bzw. gezüchtet. Mikroorganismen werden in der Regel in einem flüssigen Medium, das eine Kohlenstoffquelle meist in Form von Zuckern, eine Stickstoffquelie meist in Form von organischen Stickstoffquellen wie Hefeextrakt oder Salzen wie Ammoniumsulfat, Spurenelemente wie Eisen-, Mangan-, Magnesiumsalze und gegebenenfalls Vitamine enthält, bei Temperaturen zwischen 0 und 100°C, bevorzugt zwischen 10 bis 60°C unter Sauerstoffbegasung angezogen. Dabei kann der pH der Nährflüssigkeit auf einen festen Wert gehalten werden, d.h. während der Anzucht reguliert werden oder nicht. Die Anzucht kann batch weise, semi batch weise oder kontinuierlich erfolgen. Nährstoffe können zu beginn der Fermentation vorgelegt oder semikontinuierlich oder kontinuierlich nach gefüttert werden. Pflanzen werden nach Transformation zunächst wie oben beschrieben regeneriert und anschließend wie üblich angezüchtet bzw. angebaut.Depending on the host organism, the organisms used in the processes are grown or cultivated in a manner known to those skilled in the art. Microorganisms are usually in a liquid medium that contains a carbon source mostly in the form of sugars, a nitrogen source mostly in the form of organic nitrogen sources such as yeast extract or salts such as ammonium sulfate, trace elements such as iron, manganese, magnesium salts and possibly vitamins, at temperatures between 0 and 100 ° C, preferably between 10 to 60 ° C attracted with oxygen. The pH of the nutrient liquid can be kept at a fixed value, i.e. regulated or not during cultivation. The cultivation can take place batchwise, semi batchwise or continuously. Nutrients can be introduced at the beginning of the fermentation or fed in semi-continuously or continuously. After transformation, plants are first regenerated as described above and then grown or cultivated as usual.
Aus den Organismen werden nach Anzucht die Lipide in üblicherweise gewonnen. Hierzu können die Organismen nach Ernte zunächst aufgeschlossen werden oder direkt verwendet werden. Die Lipide werden vorteilhaft mit geeigneten Lösungsmitteln wie apolare Lösungsmittel wie Hexan oder Ethanol, Isopropanol oder Gemischen wie Hexan/Isopropanol, Phenol/Chloroform/Isoamylalkohol bei Temperaturen zwischen 0 bis 80°C, bevorzugt zwischen 20 bis 50°C extrahiert. Die Biomasse wird in der Regel mit einem Überschuss an Lösungsmittel extrahiert beispielsweise einem Überschuss von Lösungsmittel zu Biomasse von 1:4. Das Lösungmittel wird anschließend bei- spielsweise über eine Destillation entfernt. Die Extraktion kann auch mit superkritischem CO2 erfolgen. Nach Extraktion kann die restliche Biomasse beispielsweise ü- ber Filtration entfernt werden.After culturing, the lipids are usually obtained from the organisms. For this purpose, the organisms can first be digested after harvesting or used directly. The lipids are advantageously extracted with suitable solvents such as apolar solvents such as hexane or ethanol, isopropanol or mixtures such as hexane / isopropanol, phenol / chloroform / isoamyl alcohol at temperatures between 0 to 80 ° C., preferably between 20 to 50 ° C. The biomass is usually extracted with an excess of solvent, for example an excess of solvent to biomass of 1: 4. The solvent is then removed, for example by distillation. The extraction can also be carried out with supercritical CO 2 . After extraction, the remaining biomass can be removed, for example, by filtration.
Das so gewonnene Rohöl kann anschließend weiter aufgereinigt werden, beispielsweise in dem Trübungen über das Versetzen mit polaren Lösungsmitteln wie Aceton oder Chloroform und anschließender Filtration oder Zentrifugation entfernt werden. Auch eine weitere Reinigung über Säulen ist möglich. Zur Gewinnung der freien Fettsäuren aus den Triglyceriden werden diese in üblicherweise verseift.The crude oil obtained in this way can then be further purified, for example by removing turbidity by adding polar solvents such as acetone or chloroform and then filtering or centrifuging. Further cleaning via columns is also possible. To obtain the free fatty acids from the triglycerides, they are usually saponified.
Die Erfindung wird im Folgenden an Beispielen erläutert:The invention is explained below using examples:
Beispiele Beispiel 1 : Klonierung und Expression der CLA-Isomerase aus Propionibacteium acnes in BakterienExamples Example 1: Cloning and expression of the CLA isomerase from Propionibacteium acnes in bacteria
Die cDNA der CLA-Isomerase aus Propionibacterium acnes, welche Linolsaure in das t10,c12-CLA-lsomer umsetzt, war bekannt von WO 01/00846 und wurde unter - Verwendung von folgenden Primern über eine PCR mit Pfu-Polymerase (Röche - Diagnostics) amplifiziert und in den pSE380 Vektor (Invitrogen) kloniert:The cDNA of the CLA isomerase from Propionibacterium acnes, which converts linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer, was known from WO 01/00846 and was - using the following primers - via PCR with Pfu polymerase (Röche - Diagnostics) amplified and cloned into the pSE380 vector (Invitrogen):
Primer A: 5' - ATC TGC AGA TGT CCA TCT CGA AGG AT - 3" Forward Primer (mit Pstl Schnittstelle)Primer A: 5 '- ATC TGC AGA TGT CCA TCT CGA AGG AT - 3 "forward primer (with Pstl interface)
Primer B: 5' - GCG AGC TCA CAC GAA GAA CCG CGT C - 3' Reverse Primer (mit Sacl Schnittstelle) Der PCR-Reaktionsansatz setzte sich wie folgt zusammen: dNTP-Mix (IO mM) 1 ,0 μlPrimer B: 5 '- GCG AGC TCA CAC GAA GAA CCG CGT C - 3' Reverse Primer (with Sacl interface) The PCR reaction mixture was composed as follows: dNTP mix (IO mM) 1.0 μl
Forward Primer (10 μM) 2,0 μlForward primer (10 μM) 2.0 μl
Reverse Primer (10 μM) 2,0 μlReverse primer (10 μM) 2.0 μl
Template (1/100 verdünnte genomische DNA von Propionibacterium acnes)* 1 ,0 μlTemplate (1/100 diluted genomic DNA from Propionibacterium acnes) * 1.0 ul
10-Fach Puffer 5,0 μl10-fold buffer 5.0 μl
Polymerase (3,5 U /μl) 0,5 μlPolymerase (3.5 U / µl) 0.5 µl
Wasser 38,5 μlWater 38.5 ul
Gesamtvolumen 50,0 μlTotal volume 50.0 μl
Es wurde genomische DNA von Propionibacterium acnes ATCC 6919 von derIt was genomic DNA from Propionibacterium acnes ATCC 6919 from the
Deutsche Sammlung von Microorganismen und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig) verwendet.German collection of microorganisms and cell cultures (DSMZ, Braunschweig) used.
Es wurde folgendes PCR-Programm verwendet:The following PCR program was used:
1. 2 min 94°C1.2 min 94 ° C
2. 30 sec 94°C2. 30 sec 94 ° C
3. 1 min 62°C3. 1 min 62 ° C
4. 2 min 72°C4.2 min 72 ° C
5. 35 x 2. bis 4.5. 35 x 2nd to 4th
6. 5 min 72°C Das amplifizierte DNA-Fragment wurde aus einem präparativen Agarosegel geschnitten und mit dem QiaQuick Gel Elution Kit (Qiagen) eluiert. Sowohl das PCR-Fragment als auch der pSE380 wurden mit Pstl und Sacl geschnitten und der offene Vektor wurde zusätzlich mit einer alkalischen Phosphatase dephosphoryliert. Beide DNA- Fragmente wurden mit der T4-Ligase zueinander ligiert. Das so hergestellte pSE-PAI- Konstrukt wurde in E. coli amplifiziert und zur Kontrolle doppelsträngig sequenziert.6.5 min 72 ° C The amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel and eluted with the QiaQuick Gel Elution Kit (Qiagen). Both the PCR fragment and the pSE380 were cut with Pstl and Sacl and the open vector was additionally dephosphorylated with an alkaline phosphatase. Both DNA fragments were ligated to one another with the T4 ligase. The pSE-PAI construct produced in this way was amplified in E. coli and sequenced as a double-stranded control.
Beispiel 2: Expression einer codon-optimierten CLA-Isomerase aus Propionibacterium acnes in HefeExample 2: Expression of a codon-optimized CLA isomerase from Propionibacterium acnes in yeast
In einem ersten Ansatz wurde der N-Terminus der Isomerase so verändert, dass die ersten 60 Basenpaare der codierenden Sequenz der optimalen Codonzusammen- setzung der Hefe entsprechen. Anschließend wurde die modifizierte cDNA in einen Hefeexpressionsvektor kloniert und die Funktionalität der modifizierte Isomerase in Hefe überprüft.In a first approach, the N-terminus of the isomerase was changed so that the first 60 base pairs of the coding sequence correspond to the optimal codon composition of the yeast. The modified cDNA was then cloned into a yeast expression vector and the functionality of the modified isomerase in yeast was checked.
Ein Forward Primer mit codon-optimierter Sequenz wurde verwendet, um mittels PCR eine codon-optimierte Propionibacterium Isomerase zu generieren. Die PCR erfolgte mit dem Expand High Fidelity-PCR-System (Röche Diagnostics) unter Verwendung von folgenden Primern:A forward primer with a codon-optimized sequence was used to generate a codon-optimized Propionibacterium isomerase by means of PCR. The PCR was carried out using the Expand High Fidelity PCR system (Röche Diagnostics) using the following primers:
Primer C: 5' - GAA TTC CAC CAT GGG TTC CAT TTC CAA GGA CTC CAG AAT TGC TAT TAT TGG TGC TGG CCC GGC CGG GCT GGC - 3' Forward Primer (mit EcoRI Schnittstelle)Primer C: 5 ' - GAA TTC CAC CAT GGG TTC CAT TTC CAA GGA CTC CAG AAT TGC TAT TAT TGG TGC TGG CCC GGC CGG GCT GGC - 3 ' Forward Primer (with EcoRI interface)
Primer D: 5' - GCG GCC GCT CAC ACG AAG AAC CGC GTC ACC AG - 3' Primer D: 5 '- GCG GCC GCT CAC ACG AAG AAC CGC GTC ACC AG - 3 '
Reverse Primer (mit Notl Schnittstelle)Reverse primer (with Notl interface)
Durch die Verwendung der Primer wird die folgende Originalsequenz: atg — tcc atc tcg aag gat tca cgt atc gcc atc atc ggg gct ggc ccg gcc ggg ctg gcBy using the primer the following original sequence becomes: atg - tcc atc tcg aag gat tca cgt atc gcc atc atc ggg gct ggc ccg gcc ggg ctg gc
zur folgenden modifizierten Sequenz verändert: atg ggt tcc att tcc aag gac tcc aga att gct att att ggt gct ggc ccg gcc ggg ctg gcchanged to the following modified sequence: atg ggt tcc att tcc aag gac tcc aga att gct att att ggt gct ggc ccg gcc ggg ctg gc
SEQ ID NO: 1 gibt die optimierte, modifizierte Gesamtsequenz der Propionibacterium acnes Nukleinsäuresequenz wieder. SEQ ID NO: 7 ist die Originalsequenz zu entnehmen.SEQ ID NO: 1 shows the optimized, modified overall sequence of the Propionibacterium acnes nucleic acid sequence. SEQ ID NO: 7, the original sequence can be found.
Der PCR-Reaktionsansatz setzte sich wie folgt zusammen: dNTP-Mix (10 mM) 1 ,0 μl Forward Primer (10 μM) 4,0 μl Reverse Primer (10 μM) 4,0 μl Template (1/50 verdünnte pSE-PAl Plasmid-DNA) 1 ,0 μl 10-Fach Puffer 5,0 μl Polymerase (3,5 U /μl) 0,5 μl Wasser 34,5 μl Gesamtvolumen 50,0 μlThe PCR reaction mixture was composed as follows: dNTP mix (10 mM) 1.0 μl Forward primer (10 μM) 4.0 μl reverse primer (10 μM) 4.0 μl template (1/50 diluted pSE-PAl plasmid DNA) 1.0 μl 10-fold buffer 5.0 μl polymerase (3.5 U / μl) 0.5 μl water 34.5 μl total volume 50.0 μl
Es wurde folgendes PCR-Programm verwendet:The following PCR program was used:
1. 2 min 94°C 2. 30 sec 94°C 3. 30 sec 51°C 4. 2 min 72°C 5. 10 x 2. bis 4. 6. 30 sec 94°C 7. 30 sec 51°C 8. 2 min 72°C, Zeitincrement 5 sec pro Zyklus 5. 15 x 6. bis 8. 6. 5 min 72°C1. 2 min 94 ° C 2. 30 sec 94 ° C 3. 30 sec 51 ° C 4. 2 min 72 ° C 5. 10 x 2. to 4. 6. 30 sec 94 ° C 7. 30 sec 51 ° C 8. 2 min 72 ° C, time increment 5 sec per cycle 5. 15 x 6th to 8th 6th 5 min 72 ° C
Das amplifizierte DNA-Fragment wurde aus einem präparativen Agarosegel geschnitten, mit GFXTM PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) elu- iert und in den pGEM-T-Vector (Promega) nach Herstellerangaben kloniert. Nach einer Amplifikation der Plasmid-DNA in E. coli, wurde die codon-optimierte Isomerase-cDNA über die EcoRI und Notl Schnittstellen in den gleichfalls geschnittenen Vektor pYES2 ligiert. Das so hergestellte pY2-coPAI-Konstrukt wurde in E. coli amplifiziert und zur Hefe-Expression in den Hefestamm INVSd (Invitrogen) mit der LiAc-Methode - (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995) transformiert.The amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel, eluted with GFXTM PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) and cloned into the pGEM-T vector (Promega) according to the manufacturer's instructions. After amplification of the plasmid DNA in E. coli, the codon-optimized isomerase cDNA was ligated into the likewise cut vector pYES2 via the EcoRI and NotI interfaces. The pY2-coPAI construct thus produced was amplified in E. coli and for yeast expression in the yeast strain INVSd (Invitrogen) with the LiAc method - (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995).
a) Expression in Hefezellena) Expression in yeast cells
Sämtliche Fest- und Flüssigmedien für Hefe wurden nach Protokolle von Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995) hergestellt.All solid and liquid media for yeast were prepared according to protocols from Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995).
Die Expression von coPAl in S. cerevisiae INVSd erfolgte modifiziert nach Avery et al. (Appl. Environ. Microbiol., 62, 1996: 3960-3966) und Girke et al. (The Plant Journal, 5, 1998: 39-48). Um eine Starterkultur herzustellen, wurden 20 ml SD-Medium mit Gluco- se und Aminosäure-/Baselösung ohne Uracil für die Selektion mit einer Hefe- Einzelkolonie angeimpft und über Nacht bei 30°C und 140 rpm inkubiert. Die Zellkultur wurde zweimal gewaschen durch Abzentrifugieren und Resuspendieren in SD-Medium ohne Supplemente und ohne Zucker. Mit den gewaschenen Zellen wurde eine Haupt- kultur auf eine OD600 von 0,1 bis 0,3 angeimpft. Die Anzucht der Hauptkultur erfolgte in 25 ml SD-Medium mit 2 % (w/v) Galaktose, Aminosäure-/Baselösung ohne Uracil für die Selektion, 0,02 % Linolsaure (2%ige Stammlösung in 5 % Tergitol NP40), 10 % Tergitol NP40 72 Stunden lang bei 30°C. Die Ernte der Hauptkultur erfolgte über Zentrifugation (10 min, 4000 rpm, 4°C). Das Zellpellet wurde bei -20°C eingefroren und anschließend für mindestens 18 Stunden lyophilisiert. b) Lipidextraktion der Fettsäuren aus transgener HefeThe expression of coPAl in S. cerevisiae INVSd was modified according to Avery et al. (Appl. Environ. Microbiol., 62, 1996: 3960-3966) and Girke et al. (The Plant Journal, 5, 1998: 39-48). In order to prepare a starter culture, 20 ml of SD medium with glucose and amino acid / base solution without uracil were inoculated for selection with a single yeast colony and incubated overnight at 30 ° C. and 140 rpm. The cell culture was washed twice by centrifuging and resuspending in SD medium without supplements and without sugar. A main culture was inoculated with the washed cells to an OD600 of 0.1 to 0.3. The main culture was grown in 25 ml SD medium with 2% (w / v) galactose, amino acid / base solution without uracil for selection, 0.02% linoleic acid (2% stock solution in 5% Tergitol NP40), 10% Tergitol NP40 for 72 hours at 30 ° C. The main culture was harvested by centrifugation (10 min, 4000 rpm, 4 ° C.). The cell pellet was frozen at -20 ° C and then lyophilized for at least 18 hours. b) Lipid extraction of the fatty acids from transgenic yeast
Die lyophilisierten Hefepellets wurden in 1,35 ml Methanol/Toluol (2:1) und 0,5 ml Nat- rium-Methoxid-Lösung extrahiert. Das Zellmaterial wurde mit einem Glasstab möglichst fein zermörsert und dann 1 h lang bei Raumtemperatur unter Schütteln inkubiert. An- schließend wurden 1,8 ml 1 M NaCI-Lösung und 3 ml n-Heptan zugegeben und 10 min lang bei RT unter Schütteln inkubiert. Nach Phasentrennung durch Zentrifugation (10 min, 4000 rpm, 4°C) wurde der Heptan-Überstand in ein Reagenzglas überführt und unter Stickstoff eingedampft. Der Rückstand wurde in 3 mal 0,3 ml Hexan aufgenommen, in ein Eppendorf-Gefäß überführt und wiederum unter Stickstoff eingedämpft. Der Rückstand wurde in 50 μl Acetonitril aufgenommen und die Probe per GC bzw. GC/MS analysiert. c) Extraktion der freien Fettsäuren aus transgene HefeThe lyophilized yeast pellets were extracted in 1.35 ml of methanol / toluene (2: 1) and 0.5 ml of sodium methoxide solution. The cell material was ground up as finely as possible with a glass rod and then incubated for 1 hour at room temperature with shaking. Then 1.8 ml of 1 M NaCl solution and 3 ml of n-heptane were added and incubated for 10 min at RT with shaking. After phase separation by centrifugation (10 min, 4000 rpm, 4 ° C) the heptane supernatant was transferred to a test tube and evaporated under nitrogen. The residue was taken up in 3 times 0.3 ml of hexane, transferred to an Eppendorf tube and again evaporated under nitrogen. The residue was taken up in 50 μl acetonitrile and the sample was analyzed by GC or GC / MS. c) Extraction of the free fatty acids from transgenic yeast
Die Isomerase aus P. acnes nimmt freie Linolsaure als Substrat. Um nachzuweisen, ob nach Expression der coPAl in Hefezellen das t10,c12-CLA-lsomer im Pool der freien Fettsäuren vorkommt, wurden die freien Fettsäuren mit der HIP-Methode extrahiert, mit Methanol methyliert und anschließend mittels GC oder GC/MS nachgewiesen.The P. acnes isomerase takes free linoleic acid as the substrate. In order to demonstrate whether the t10, c12-CLA isomer occurs in the pool of free fatty acids after expression of the coPAl in yeast cells, the free fatty acids were extracted using the HIP method, methylated with methanol and then detected by GC or GC / MS.
Für die HJP-Extraktion wurde das Hefepellet in 15 ml HIP-Puffer (Hexan/Isopropanol 3:2 (v/v) mit 0,0025 % BHT (2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl-phenol)) aufgenommen und mit einem Glasstab möglichst fein homogenisiert. Nach Zugabe von 75 μl 1 M HCI wurde das Gemisch für 5 min bei RT unter Schütteln inkubiert. Nach einer Phasentrennung durch Zentrifugation (10 min, 4000 rpm, 4°C) wurde der Überstand in ein neues Zentri- fugenröhrchen überführt, aufgefüllt auf 22,5 ml mit einer K2SO4-Lösung (66,6 g K2SO /l H2O) und wiederum für 5 min bei RT unter Schütteln inkubiert. Nach einer erneuten Phasentrennung durch Zentrifugation (5 min, 4000 rpm, 4°C) wurde der Überstand in ein neues Reagenzglas überführt und unter Stickstoff eingedampft. Der Rückstand wurde mit 2 mal 1 ml Hexan in ein neues Eppendorf-Gefäß überführt und wiederum unter Stickstoff eingedampft. Letztendlich wurde der Rückstand in 400 μl Methanol aufgenommen.For the HJP extraction, the yeast pellet was placed in 15 ml HIP buffer (hexane / isopropanol 3: 2 (v / v) with 0.0025% BHT (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) ) recorded and homogenized as finely as possible with a glass rod. After addition of 75 μl of 1 M HCl, the mixture was incubated for 5 min at RT with shaking. After phase separation by centrifugation (10 min, 4000 rpm, 4 ° C), the supernatant was transferred to a new centrifuge tube, made up to 22.5 ml with a K 2 SO 4 solution (66.6 g K 2 SO / 1 H 2 O) and again incubated for 5 min at RT with shaking. After another phase separation by centrifugation (5 min, 4000 rpm, 4 ° C), the supernatant was transferred to a new test tube and evaporated under nitrogen. The residue was transferred into a new Eppendorf tube with 2 × 1 ml of hexane and again evaporated under nitrogen. Ultimately, the residue was taken up in 400 ul methanol.
Zur Methylierung der extrahierten freien Fettsäuren wurde die extrahierte Probe in 400 μl Methanol mit 10 μl EDAC-Lösung (N-(3-Dimethylaminoproyl)-N"-ethylcarbodiimide hydrochloride, 1 mg in 10 ml Methanol) versetzt und 2 h bei RT unter Schütteln inkubiert. Nach Zugabe von 200 μl 0,1 M Tris/HCI-Lösung, pH 7,5, als auch 1 ml Hexan wurde das Gemisch gründlich vermischt durch Vortexen und zentrifugiert (5 min, 12000 rpm, RT). Nach der Phasentrennung wurde die obere Phase in ein neues Mikrozentri- fugenröhrchen überführt. Das Gemisch wurde nochmals mit 1 ml Hexan extrahiert, beide Hexanphasen vereinigt und unter Stickstoff eingedampft. Der Rückstand wurde in 40 μl Acetonitril aufgenommen. d) GC-AnalyseTo methylate the extracted free fatty acids, the extracted sample in 400 μl of methanol was mixed with 10 μl of EDAC solution (N- (3-dimethylaminoproyl) -N " -ethylcarbodiimide hydrochloride, 1 mg in 10 ml of methanol) and shaken for 2 h at RT After adding 200 μl of 0.1 M Tris / HCl solution, pH 7.5, and also 1 ml of hexane, the mixture was thoroughly mixed by vortexing and centrifuged (5 min, 12000 rpm, RT) the upper phase was transferred to a new microcentrifuge tube. The mixture was extracted again with 1 ml of hexane, both hexane phases combined and evaporated under nitrogen. The residue was taken up in 40 μl acetonitrile. d) GC analysis
Zur GC-Analyse der Fettsäure-Methylester (FAME) wurden 7 μl der Probe (in Aceto- nitril) in ein Probenröhrchen überführt und 1 μl injiziert. Die GC-Analyse erfolgte über eine HP-DB23 (Cross-Iinked PEG; 30 m x 0,32 mm x 0,5 μm Beschichtungsdicke) bei einer Flussrate von 1 ,5 ml/min. Als Trägergas diente Helium. Die Injektionstemperatur betrug 220°C. Folgender Temperaturgradient wurde angelegt: 1 min 150°C, 150°C bis 200°C (mit 15°C/min), 200°C bis 250°C (mit 2°C/min), 5 min 250°C. Die Detektion der FAME erfolgte über einen Flammen-lonisations-Detektor (FID) bei 275°C. Die Retenti- onszeiten betrugen für konjugierte Linolsaure 10c,12-CLA 14,3 min. Die Retentionszei- ten für Linolsaure betrug 12,68 min und für Ölsäure 11 ,86 min.For GC analysis of the fatty acid methyl esters (FAME), 7 μl of the sample (in acetonitrile) was transferred to a sample tube and 1 μl was injected. The GC analysis was carried out using an HP-DB23 (cross-linked PEG; 30 m × 0.32 mm × 0.5 μm coating thickness) at a flow rate of 1.5 ml / min. Helium served as the carrier gas. The injection temperature was 220 ° C. The following temperature gradient was applied: 1 min 150 ° C, 150 ° C to 200 ° C (with 15 ° C / min), 200 ° C to 250 ° C (with 2 ° C / min), 5 min 250 ° C. The FAME was detected using a flame ionization detector (FID) at 275 ° C. The retention times for conjugated linoleic acid 10c, 12-CLA were 14.3 min. The retention times were 12.68 min for linoleic acid and 11.86 min for oleic acid.
Resultateresults
In Fig. 1 ist die Produktion von t10,c12-CLA in Hefezellen dargestellt (Hefeexpression PAI - transmethyliert), die mit der codon-optimierten CLA-Isomerase aus Propionibacterium acnes (= PAI-Isomerase oder kurz PAI) transformiert wurden. Fig. 1A zeigt das Gas-Chromatogramm der Lipidextrakte aus Hefezellen, die mit dem Leervektor pYES2 transformiert wurden. Die Zellen wurden 72 h lang bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure angezogen. Das Gas-Chromatogramm weist keine FAME mit einer Retentionszeit von t10,c12-CLA auf. In Fig. 1 B ist das Gas-Chromatogramm der Lipidextrakte aus Hefezellen transformiert mit pY2-coPAI dargestellt. Die Zellen wurden wiederum 72 h lang bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure angezogen. Das Gas-Chromatogramm weist einen deutlichen Peak mit einer Retentionszeit von 14,37 min auf, der im Kontrollansatz nicht auftritt (vgl. Fig. 1A) und die gleiche Retentionszeit wie t10,c12-CLA aufweist (vgl. Fig. 1C). Die Expression erfolgte im Stamm INVSd , der 3 Tage bei 30°C auf Linolsaure angezogen wurde, anschließend erfolgte eine Transmethylierung der Fettsäuren.1 shows the production of t10, c12-CLA in yeast cells (yeast expression PAI - transmethylated), which were transformed with the codon-optimized CLA isomerase from Propionibacterium acnes (= PAI isomerase or PAI for short). 1A shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells which have been transformed with the empty vector pYES2. The cells were grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA. 1B shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells transformed with pY2-coPAI. The cells were again grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram has a clear peak with a retention time of 14.37 min, which does not occur in the control batch (see FIG. 1A) and has the same retention time as t10, c12-CLA (see FIG. 1C). The expression was carried out in the INVSd strain, which was grown on linoleic acid at 30 ° C. for 3 days, and then the fatty acids were transmethylated.
In Fig. 2 wird das Vorkommen des t10,c12-CLA-lsomer in dem Pool der freien Fettsäuren dargestellt. Fig. 2A zeigt das Gas-Chromatogramm der methylierten Fettsäuren aus Hefezellen, die mit dem Leervektor pYES2 transformiert wurden. Die Zellen wur- den 72 h lang bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure angezogen. Das Gas-Chromatogramm weist keine FAME mit einer Retentionszeit von t10,c12-CLA auf. In Fig. 2B ist das Gas- Chromatogramm der methylierte Fettsäuren aus Hefezellen transformiert mit pY2- coPAl dargestellt. Die Zellen wurden wiederum 72 h lang bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure angezogen. Das Gas-Chromatogramm weist einen deutlichen Peak mit einer Reten- tionszeit von 14,29 min auf, der im Kontrollansatz nicht auftritt (vgl. Fig. 2A) und die gleiche Retentionszeit wie das t10,c12-CLA-lsomer aufweist (vgl. Fig. 2C). Die Expression erfolgte im Stamm INVSd , der 3 Tage bei 30°C auf Linolsaure angezogen wurde, anschließend erfolgte eine Methylierung der Fettsäuren.Figure 2 shows the presence of the t10, c12-CLA isomer in the free fatty acid pool. 2A shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cells which were transformed with the empty vector pYES2. The cells were grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA. 2B shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cells transformed with pY2-coPAl. The cells were again grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram has a clear peak with a retention time of 14.29 min, which does not occur in the control batch (see FIG. 2A) and has the same retention time as the t10, c12-CLA isomer (see FIG 2C). The expression took place in the INVSd strain, which was grown on linoleic acid at 30 ° C. for 3 days, and then the fatty acids were methylated.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der GC-Analysen dargestellt. Die Leerkontrolle zeigt die Fettsäurezusammensetzung von transgenen Hefezellen, die mit dem leeren pYES Vektor transformiert wurden. PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 und PAI 6.1.2 entsprechen unabhängigen Wiederholungen der coPAI-Expression in transgenen Hefezellen. Experiment A stellt die FAME-Analysen der Lipide nach Inkubation für 72 h bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure dar. Experiment B stellt die FAME-Analysen der freien Fettsäuren nach Inkubation für 72 h bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure dar. Experiment C stellt die FAME-Analysen der Lipide nach Inkubation für 10 Tage bei 16°C mit 0,02 % Linolsaure dar.Table 1 shows the results of the GC analyzes. The empty control shows the fatty acid composition of transgenic yeast cells, which with the empty pYES Vector were transformed. PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 and PAI 6.1.2 correspond to independent repeats of coPAI expression in transgenic yeast cells. Experiment A shows the FAME analyzes of the lipids after incubation for 72 h at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. Experiment B shows the FAME analyzes of the free fatty acids after incubation for 72 h at 30 ° C with 0.02% Linoleic acid. Experiment C shows the FAME analyzes of the lipids after incubation for 10 days at 16 ° C. with 0.02% linoleic acid.
Die in Fig. 1, Fig. 2 und Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die codon- optimierte Isomerase aus P. acnes in Hefe zur Bildung von t10,c12-CLA durch Umset- zung von Linolsaure führt. Der Nachweis von t10,c12-CLA aus transformierten Hefezellen gelang nach Hydrolyse der Lipide. Da Hefe kaum Triacylglyceride enthält, muss man davon ausgehen, dass der Großteil der so nachgewiesenen t10,c12-CLA in den Phopholipiden der Hefe gebunden war. Der Nachweis von t10,c12-CLA aus transformierten Hefezellen gelang auch nach Extraktion und Methylierung der freien Fettsäu- ren. Das deutet darauf hin, dass die coPAl in transgene Hefezellen auch die freien Fettsäuren als präferentielles Substrat benutzen.The results shown in FIG. 1, FIG. 2 and Table 1 show that the codon-optimized isomerase from P. acnes leads to the formation of t10, c12-CLA in yeast by the conversion of linoleic acid. The detection of t10, c12-CLA from transformed yeast cells was achieved after hydrolysis of the lipids. Since yeast contains hardly any triacylglycerides, it must be assumed that the majority of the t10, c12-CLA detected in this way was bound in the yeast phopholipids. Detection of t10, c12-CLA from transformed yeast cells was also successful after extraction and methylation of the free fatty acids. This indicates that the coPAl in transgenic yeast cells also use the free fatty acids as a preferential substrate.
Beispiel 3: Expression der Isomerase aus Propionibacterium acnes in HefeExample 3: Expression of the isomerase from Propionibacterium acnes in yeast
Um die Funktionalität der Propionibacterium acnes Isomerase (PAI) cDNA aus der WO 01/00846 Anmeldung in einem eukaryontischen Organismus nachzuweisen, wur- de in einem ersten Ansatz der codierende Bereich der cDNA von PAI in einen Hefeexpressionvektor kloniert und in S. cerevisiae exprimiert. Die in der Hefe produzierte Isomerase sollte zugesetzte Linolsaure in das t10,c12-CLA-lsomer umsetzen. Dies wiederum sollte in transmethylierten Lipidextrakten als auch in methylierten Hefeextrakten über GC und GC/MS als Methylester nachgewiesen werden. Die PAI-cDNA wurde über eine PCR mit dem Expand High Fidelity-PCR-System (Röche Diagnostics) unter Verwendung von folgenden Primern amplifiziert und in den pYES2 Vektor kloniert:In order to demonstrate the functionality of the Propionibacterium acnes isomerase (PAI) cDNA from the WO 01/00846 application in a eukaryotic organism, the coding region of the cDNA of PAI was cloned into a yeast expression vector and expressed in S. cerevisiae. The isomerase produced in the yeast should convert added linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer. This in turn should be demonstrated in transmethylated lipid extracts as well as in methylated yeast extracts using GC and GC / MS as methyl esters. The PAI cDNA was amplified via PCR using the Expand High Fidelity PCR system (Röche Diagnostics) using the following primers and cloned into the pYES2 vector:
Primer C: 5' - CAG ACA TAT GTC CAT CTC GAA GGA TTC - 3 Forward Primer (mit Ndel Schnittstelle) Primer D: 5' - CTA TCT CGA GTC ACA CGA AGA ACC GCG TC - 3' Reverse Primer (mit Xhol Schnittstelle)Primer C: 5 ' - CAG ACA TAT GTC CAT CTC GAA GGA TTC - 3 Forward Primer (with Ndel interface) Primer D: 5' - CTA TCT CGA GTC ACA CGA AGA ACC GCG TC - 3 ' Reverse Primer (with Xhol interface)
Der PCR-Reaktionsansatz setzte sich wie folgt zusammen: dNTP-Mix (10 mM) 1,0 μlThe PCR reaction mixture was composed as follows: dNTP mix (10 mM) 1.0 μl
Forward Primer (10 μM) 4,0 μl Reverse Primer (10 μM) 4,0 μl Template (1/50 verdünnte pSE-PAl Plasmid-DNA) 1,0 μlForward primer (10 μM) 4.0 μl reverse primer (10 μM) 4.0 μl template (1/50 diluted pSE-PA1 plasmid DNA) 1.0 μl
10-Fach Puffer 5,0 μl Polymerase (3,5 U /μl) 0,5 μl10-fold buffer 5.0 μl Polymerase (3.5 U / µl) 0.5 µl
Wasser 34,5 μlWater 34.5 ul
Gesamtvolumen 50,0 μlTotal volume 50.0 μl
Es wurde folgende PCR-Programm verwendet:The following PCR program was used:
1. 2 min 94°C1.2 min 94 ° C
2. 30 sec 94°C2. 30 sec 94 ° C
3. 30 sec 51 °C3. 30 sec 51 ° C
4. 2 min 72°C4.2 min 72 ° C
5. 10 x 2. bis 4.5. 10 x 2nd to 4th
10 6. 30 sec 94°C10 6. 30 sec 94 ° C
7. 30 sec 51°C7. 30 sec 51 ° C
8. 2 min 72°C, Zeitincrement 5 sec pro Zyklus8. 2 min 72 ° C, time increment 5 sec per cycle
9. 15 x 6. bis 8.9. 15 x 6th to 8th
10. 5 min 72°C10. 5 min 72 ° C
15 Das amplifizierte DNA-Fragment wurde aus einem praparativen Agarosegel geschnitten, mit GFX™ PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) eluiert und in den pGEM-T-Vector (Promega) nach Herstellerangaben kloniert. Nach einer Amplifikation der Plasmid-DNA in E. coli, wurde die Isomerase-cDNA über die Ndel und Xhol Schnittstellen herausgeschnitten und die cDNA-Enden mit der T4-15 The amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel, eluted with GFX ™ PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) and cloned into the pGEM-T vector (Promega) according to the manufacturer's instructions. After amplification of the plasmid DNA in E. coli, the isomerase cDNA was cut out over the Ndel and Xhol interfaces and the cDNA ends with the T4-
20. Polymerase geglättet. Der pYES2 Vektor wμrde mit EcoRl geöffnet, die cDNA-Enden - mit der T4-Polymerase geglättet und mit einer alkalischen Phosphatase dephosphory- liert. Beide DNA-Fragmente wurden mit der T4-Ligase zueinander legiert und die Inser- tionsrichtung durch einen BamHI-Verdau überprüft. Das so hergestellte pY2-PAI- Konstrukt wurde in E. coli amplifiziert und zur Hefe-Expression in den Hefestamm20. Polymerase smoothed. The pYES2 vector was opened with EcoRI, the cDNA ends - smoothed with the T4 polymerase and dephosphorylated with an alkaline phosphatase. Both DNA fragments were alloyed with each other using the T4 ligase and the direction of insertion was checked by a BamHI digest. The pY2-PAI construct thus produced was amplified in E. coli and for yeast expression in the yeast strain
25 INVSd (Invitrogen) mit der LiAc-Methode (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995) transformiert. a) Expression in Hefezellen25 INVSd (Invitrogen) was transformed with the LiAc method (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995). a) Expression in yeast cells
Die Expression von PAI in S. cerevisiae INVSd erfolgte, wie oben beschrieben, modifiziert nach Avery et al. (Appl. Environ. Microbiol., 62, 1996: 3960-3966) und Girke et 30 al. (The Plant Journal, 5, 1998: 39-48). b) Lipidextraktion der Fettsäuren aus transgener HefeThe expression of PAI in S. cerevisiae INVSd was carried out as described above, modified according to Avery et al. (Appl. Environ. Microbiol., 62, 1996: 3960-3966) and Girke et 30 al. (The Plant Journal, 5, 1998: 39-48). b) Lipid extraction of the fatty acids from transgenic yeast
Die lyophilisierten Pellets von transgenen pY2-PAI-Hefezellen wurden wie in Beispiel 2 beschrieben extrahiert. c) Extraktion der freien Fettsäuren aus transgener HefeThe lyophilized pellets from transgenic pY2-PAI yeast cells were extracted as described in Example 2. c) Extraction of the free fatty acids from transgenic yeast
35 Die freien Fettsäuren aus transgenen pY2-PAI-Hefezellen wurden wie in Beispiel 2 beschrieben mit der HIP-Methode extrahiert, metήyliert und anschließend mittels GC oder GC/MS nachgewiesen. d) GC-Analyse35 The free fatty acids from transgenic pY2-PAI yeast cells were extracted as described in Example 2 using the HIP method, metήylated and then detected by GC or GC / MS. d) GC analysis
Die GC-Analyse wurde wie oben in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt.The GC analysis was carried out as described in Example 2 above.
Resultateresults
In Beispiel 2 wurde gezeigt, dass die codon-optimierte Isomerase aus Propionibacteri- um acnes (coPAl), wenn in Hefezellen exprimiert, die zugefütterte Linolsaure in das t10,c12-CLA-lsomer umsetzen kann. In analogen Experimenten mit der PAI aus WO 01/00846 konnte ebenfalls eine Umsetzung von Linolsaure in das t10,c12-CLA- Isomer in transgenen Hefezellen gezeigt werden, wenn auch in weit vermindertem Maße. Wir zeigen also, dass durch eine Codon Optimierung die Expression eines aktiven Isomerase Proteins, welches Linolsaure in t10,c12 CLA umsetzen kann, in einer eukaryontischen Zellen wie S. cerevisiae deutlich gesteigert werden kann.In example 2 it was shown that the codon-optimized isomerase from Propionibacterium acnes (coPAl), when expressed in yeast cells, can convert the added linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer. In analogous experiments with the PAI from WO 01/00846 it was also possible to show a conversion of linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer in transgenic yeast cells, albeit to a much lesser extent. We therefore show that the codon optimization can significantly increase the expression of an active isomerase protein, which can convert linoleic acid into t10, c12 CLA, in a eukaryotic cell such as S. cerevisiae.
In Fig. 4 ist die Produktion von t10,c12-CLA in Hefezellen dargestellt (Hefeexpression PAI - transmethyliert), die mit der bakteriellen CLA-Isomerase aus Propionibacterium acnes (= PAI-Isomerase oder kurz bakt.PAl) transformiert wurden. Fig. 4A zeigt das Gas-Chromatogramm der Lipidextrakte aus Hefezellen, die mit dem Leervektor pYES2 transformiert wurden. Die Zellen wurden 72 h lang bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure angezogen. Das Gas-Chromatogramm weist keine FAME mit einer Retentionszeit von t10,c12-CLA auf. In Fig. 4B ist das Gas-Chromatogramm der Lipidextrakte aus Hefezellen transformiert mit pY2-bakt.PAI dargestellt. Die Zellen wurden wiederum 72 h lang bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure angezogen. Das Gas-Chromatogramm weist einen sehr kleinen Peak mit einer Retentionszeit von 14,37 min auf, der im Kontrollansatz nicht auftritt (vgl. Fig. 4A). Als Vergleich ist in Fig. 4C das Gas-Chromatogramm der Lipidextrakte aus Hefezellen, die mit pY2-PAI transformiert wurden und unter gleichen Bedingungen wie in 4A und b kultiviert wurden, dargestellt. Das Chromatogramm zeigt wie in Fig. 1B einen deutlichen Peak mit einer Retentionszeit von 14,37 min auf, der Retentionszeit von t10,c12-CLA (siehe Fig. 1C) . Die Expression erfolgte im Stamm INVSd, der 3 Tage bei 30°C auf Linolsaure angezogen wurde, anschließend erfolgte eine Transmethylierung der Fettsäuren.4 shows the production of t10, c12-CLA in yeast cells (yeast expression PAI - transmethylated), which were transformed with the bacterial CLA isomerase from Propionibacterium acnes (= PAI isomerase or briefly bakt.PAl). 4A shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells which were transformed with the empty vector pYES2. The cells were grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA. 4B shows the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells transformed with pY2-bakt.PAI. The cells were again grown for 72 hours at 30 ° C with 0.02% linoleic acid. The gas chromatogram has a very small peak with a retention time of 14.37 min, which does not occur in the control batch (cf. FIG. 4A). As a comparison, the gas chromatogram of the lipid extracts from yeast cells, which were transformed with pY2-PAI and cultivated under the same conditions as in FIGS. 4A and b, is shown in FIG. 4C. As in FIG. 1B, the chromatogram shows a clear peak with a retention time of 14.37 min, the retention time of t10, c12-CLA (see FIG. 1C). The expression was carried out in the INVSd strain, which was grown on linoleic acid at 30 ° C. for 3 days, and then the fatty acids were transmethylated.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der GC-Analysen dargestellt. Die Leerkontrolle zeigt die Fettsäurezusammensetzung von transgenen Hefezellen, die mit dem leeren pYESTable 1 shows the results of the GC analyzes. The empty control shows the fatty acid composition of transgenic yeast cells, which with the empty pYES
Vektor transformiert wurden. PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 und PAI 6.1.2 entsprechen unabhängigen Wiederholungen der coPAI-Expression in transgenen Hefezellen.Vector were transformed. PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 and PAI 6.1.2 correspond to independent repeats of coPAI expression in transgenic yeast cells.
Bakt.PAl 4.1, 4.2, 9.1, 9.2 entsprechen unabhängigen Wiederholungen der bakt.PAI-Bakt.PAl 4.1, 4.2, 9.1, 9.2 correspond to independent repetitions of the bakt.PAI-
Expression in transgenen Hefezellen. Experiment E stellt die FAME-Analysen der Lipi- de nach Inkubation für 72 h bei 30°C mit 0,02 % Linolsaure dar. Experiment Fstellt dieExpression in transgenic yeast cells. Experiment E shows the FAME analyzes of the lipids after incubation for 72 h at 30 ° C. with 0.02% linoleic acid. Experiment F shows the
FAME-Analysen der freien Fettsäuren nach Inkubation für 72 h bei 30°C mit 0,02 %FAME analyzes of free fatty acids after incubation for 72 h at 30 ° C with 0.02%
Linolsaure dar. Beispiel 4: Inkubation aufgeschlossener transgener Hefezellen mit LinolsaureLinoleic acid. Example 4: Incubation of disrupted transgenic yeast cells with linoleic acid
Neben der funktionalen Expression der PAI und coPAl in transgenen Hefezellen wurde auch die Umsetzung von Linolsaure in das t10,c12-CLA-lsomer in vitro untersucht. Dazu wurden beide Klone in Hefezellen transformiert, und nach einer Hauptkultur wurden die Hefezellen mechanisch aufgeschlossen und mit freier Linolsaure inkubiert. Die Aktivität beider Isomerasen wurde über GC bzw. GC/MS bestimmt.In addition to the functional expression of PAI and coPAl in transgenic yeast cells, the conversion of linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer was also examined in vitro. For this purpose, both clones were transformed into yeast cells, and after a main culture, the yeast cells were mechanically disrupted and incubated with free linoleic acid. The activity of both isomerases was determined by GC or GC / MS.
Eine Hauptkultur mit transgenen Hefen die entweder das pY2-PAI oder pY2-coPAI Konstrukt trugen wurde wie oben beschrieben angezogen. Nach einer Bestimmung der OD600 wurde die Hauptkultur durch Zentrifugation (7 min, 3800 rpm, 4°C) in sterilen Zentrifugenröhrchen geerntet. Die Zellpellets wurden mit 5 ml sterilem H2O gewaschen und erneut geemtet (7 min, 3800 rpm, 4°C). Das Zellpellet wurde mit 5 ml 0,1 M Natriumphosphat-Puffer, pH 7,0, gewaschen und erneut geerntet durch Zentrifugation (7 min, 3800 rpm, 4°C). Der Überstand wurde möglichst vollständig abgenommen und die Hefepellets für mindesten 2 h bei -80°C schockgefroren. Anschließend wurden die Pellets in 0,1 M Natriumphosphat-Puffer, pH 7,0 aufgenommen, so dass ein OD600 von 30 entsteht. Es wurden 3 große Glaskugeln (Durchmesser 0,4 cm) und 1 ,3 g kleinen Glaskugeln (Durchmesser 0,25 bis 0,5 mm) pro Zentrifugenröhrchen dazugegeben. Das Zellmaterial wurde 1 min bei maximaler Schüttelfrequenz gevortext und an- schließend für 1 min im Eisbad inkubiert. Dieser Vorgang wurde 6 mal wiederholt. Nach der letzten Wiederholung wurde das Zellmaterial abzentrifugiert (7 min, 3800 rpm, 4°C) und der Überstand in ein neues Reaktionsgefäß überführt. Dieser Überstand wurde nochmals abzentrifugiert (10 min, 13000 rpm, 4°C) und der Überstand in ein neues Reaktionsgefäß überführt. Letztendlich wurden 900 ml Zelllysat mit 250 ng Li- nolsäure für 30 min bei RT (= ca. 23 °C) inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Fettsäuren nach Bligh und Dyer (Can. J. Biochem. Physiol., 37, 1959: 911-917) extrahiert; es wurden 100 ml Eisessig sowie 1,5 ml 0,1 M Natriumphosphat-Puffer, pH 7,0, 2,5 ml Methanol und 2,5 ml Chloroform dazugegeben und das Gemisch für 1 min geschüttelt. Nach einer Phasentrennung durch Zentrifugation (10 min, 4000 rpm, RT) wurde die untere Phase in ein neues Reagenzglas überführt und unter Stickstoff eingedampft. Der Rückstand wurde mit 2 mal 500 ml Chloroform in ein Reaktionsgefäß überführt und wiederum unter Stickstoff eingedampft. Der Rückstand wurde letztendlich in 100 μl Methanol gelöst.A main culture with transgenic yeasts carrying either the pY2-PAI or pY2-coPAI construct was grown as described above. After the OD600 had been determined, the main culture was harvested by centrifugation (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.) in sterile centrifuge tubes. The cell pellets were washed with 5 ml of sterile H 2 O and harvested again (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.). The cell pellet was washed with 5 ml of 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.0 and harvested again by centrifugation (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.). The supernatant was removed as completely as possible and the yeast pellets were snap-frozen at -80 ° C. for at least 2 h. The pellets were then taken up in 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.0, so that an OD600 of 30 was obtained. 3 large glass balls (diameter 0.4 cm) and 1.3 g small glass balls (diameter 0.25 to 0.5 mm) were added per centrifuge tube. The cell material was vortexed for 1 min at maximum shaking frequency and then incubated for 1 min in an ice bath. This process was repeated 6 times. After the last repetition, the cell material was centrifuged off (7 min, 3800 rpm, 4 ° C.) and the supernatant was transferred to a new reaction vessel. This supernatant was centrifuged off again (10 min, 13000 rpm, 4 ° C.) and the supernatant was transferred to a new reaction vessel. Ultimately, 900 ml of cell lysate were incubated with 250 ng of linoleic acid for 30 min at RT (= approx. 23 ° C). After the incubation, the fatty acids were extracted according to Bligh and Dyer (Can. J. Biochem. Physiol., 37, 1959: 911-917); 100 ml of glacial acetic acid and 1.5 ml of 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.0, 2.5 ml of methanol and 2.5 ml of chloroform were added and the mixture was shaken for 1 min. After phase separation by centrifugation (10 min, 4000 rpm, RT), the lower phase was transferred to a new test tube and evaporated under nitrogen. The residue was transferred to a reaction vessel with twice 500 ml of chloroform and again evaporated under nitrogen. The residue was finally dissolved in 100 ul methanol.
Die restliche Probe von 90 μl wurde wie oben beschrieben methyliert und per GC ge- messen. Tabelle 1: Ergebnisse der GC-AnalysenThe remaining 90 μl sample was methylated as described above and measured by GC. Table 1: Results of the GC analyzes
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Resultateresults
Die Resultate der in vitro Umsetzung von Linolsaure in das t10,c12-CLA-lsomer durch PAI und coPAl verhielten sich analog zu den Ergebnissen aus Beispiel 2. In Fig. 3 ist zu sehen, dass aufgeschlossene Hefezellen welche die codon-optimierte PAI exprimie- ren in der Lage sind zugefütterte Linolsaure in t10,c12-CLA umzusetzen. Fig. 3A zeigt das Gas-Chromatogramm der methylierten Fettsäuren aus Hefezelllysaten die mit dem leeren pYES2-Vektor transformiert wurden. Die Zelllysate wurden 30 min lang bei RT mit 200 ng Linolsaure inkubiert. Das Gas-Chromatogramm weist keine FAME mit einer Retentionszeit von t10,c12-CLA auf. in Fig. 3B ist das Gas-Chromatogramm der me- thylierte Fettsäuren aus Hefezelllysaten transformiert mit pY2-coPAI dargestellt. Die Zelllysate wurden wiederum 30 min lang bei RT mit 200 ng Linolsaure inkubiert. Das Gas-Chromatogramm weist einen deutlichen Peak mit einer Retentionszeit von 14,34 min auf, der im Kontrollansatz nicht auftritt (vgl. Fig. 3A) und die gleiche Retentionszeit wie das t10,c12-CLA-lsomer aufweist (vgl. Fig. 3C). Die Expression erfolgte im Stamm INVSd, der 3 Tage bei 30°C angezogen wurde, anschließend erfolgte ein mechanischer Aufschluss und eine Inkubation in Gegenwart von Linolsaure mit anschließender Methylierung der Fettsäuren. in Tabelle 1 sind die Ergebnisse der GC-Analysen dargestellt. Die Leerkontrolle zeigt die Fettsaurezusammensetzung von transgenen Hefezellen, die mit dem leeren pYES Vektor transformiert wurden. PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 und PAI 6.1.2 entsprechen unabhängigen Wiederholungen der coPAI-Expression in transgenen Hefezellen. Experiment D zeigt die Ergebnisse der FAME-Analysen von methylierten freien Fettsäuren nach Inkubation von Hefezelllysaten für 30 min bei RT mit 200 ng Linolsaure. Experi- ment E ist eine unabhängige Wiederholung von Experiment D.The results of the in vitro conversion of linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer by PAI and coPAl behaved analogously to the results from Example 2. In FIG. 3 it can be seen that disrupted yeast cells which express the codon-optimized PAI are able to convert added linoleic acid to t10, c12-CLA. 3A shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cell lysates which were transformed with the empty pYES2 vector. The cell lysates were incubated for 30 min at RT with 200 ng linoleic acid. The gas chromatogram shows no FAME with a retention time of t10, c12-CLA. 3B shows the gas chromatogram of the methylated fatty acids from yeast cell lysates transformed with pY2-coPAI. The cell lysates were again incubated for 30 min at RT with 200 ng linoleic acid. The gas chromatogram has a clear peak with a retention time of 14.34 min, which does not occur in the control batch (cf. FIG. 3A) and has the same retention time as the t10, c12-CLA isomer (cf. FIG. 3C ). The expression was carried out in the INVSd strain, which was grown for 3 days at 30 ° C., followed by mechanical digestion and incubation in the presence of linoleic acid with subsequent methylation of the fatty acids. Table 1 shows the results of the GC analyzes. The empty control shows the fatty acid composition of transgenic yeast cells which have been transformed with the empty pYES vector. PAI 4.3.1, PAI 4.3.2, PAI 6.1.1 and PAI 6.1.2 correspond to independent repeats of coPAI expression in transgenic yeast cells. Experiment D shows the results of the FAME analyzes of methylated free fatty acids after incubation of yeast cell lysates for 30 min at RT with 200 ng linoleic acid. Experiment E is an independent repetition of Experiment D.
Die in Fig. 3 und Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass eine Umsetzung von Linolsaure in das t10,c12-CLA-lsomer durch die codon-optimierte Isomerase aus Propionibacterium acnes auch in vitro möglich ist. Beispiel 5: Expression in E. coli BL21(DE3)pLysS-Zellen a) ZellanzuchtThe results shown in FIG. 3 and Table 1 show that a conversion of linoleic acid into the t10, c12-CLA isomer by the codon-optimized isomerase from Propionibacterium acnes is also possible in vitro. Example 5: Expression in E. coli BL21 (DE3) pLysS cells a) cell cultivation
Das entsprechend dem Beispiel 3 isolierte PAI-tragende DNA-Fragment wurde in den Vektor pET24a (Novagen) mit Hilfe der T4-Ligase (MBI-Fermentas) cloniert und an- schließend zunächst in E. coli XL1-Blue-Zellen transformiert. Aus diesen wurden nach Bestätigung einer erfolgreichen Clonierung das entstandene Plasmid pET24a-PAI (0,2 μg) zur Transformation von E.coli BL21(DE3)pLysS-Zellen verwendet.The PAI-carrying DNA fragment isolated in accordance with Example 3 was cloned into the vector pET24a (Novagen) with the aid of the T4 ligase (MBI fermentas) and then first transformed into E. coli XL1 blue cells. After confirmation of a successful cloning, the resulting plasmid pET24a-PAI (0.2 μg) was used to transform E. coli BL21 (DE3) pLysS cells.
Eine Einzelkolonie der entstandenen mit pET24a-PAI transformierten E.coli BL21(DE3)pLysS-Zelien wurde zum Animpfen von 3 ml LB-Medium-Vorkultur verwen- det, die als Zusatz die Antibiotika Kanamycin und Chloramphenicol zur Selektion enthielt. Die Zellen wurden über Nacht bei 37°C, 200 rpm angezogen. Anschließend wurde eine Hauptkultur mit 25 ml LB-Medium, der Kanamycin und Chloramphenicol zur Selektion zugesetzt wurde, mit 250 μl dieser Vorkultur angeimpft und bei 37°C, 200 rpm bis zu einer OD6oo von 0,5 - 0,6 angezogen. Je zweimal 5 ml dieser Kultur wurden in ein Zentrifugenröhrchen überführt, abzentrifugiert (3800 rpm, 15 min, 4°C), der Überstand verworfen und das Pellet bei -80°C eingefroren.A single colony of the resulting E.coli BL21 (DE3) pLysS cells transformed with pET24a-PAI was used to inoculate 3 ml LB medium preculture, which additionally contained the antibiotics kanamycin and chloramphenicol for selection. The cells were grown overnight at 37 ° C, 200 rpm. A main culture with 25 ml LB medium, to which kanamycin and chloramphenicol was added for the selection, was inoculated with 250 μl of this preculture and grown at 37 ° C., 200 rpm to an OD 6 oo of 0.5-0.6. Two 5 ml portions of this culture were transferred to a centrifuge tube, centrifuged (3800 rpm, 15 min, 4 ° C.), the supernatant was discarded and the pellet was frozen at -80 ° C.
Die restliche Hauptkultur wurde mit 10 μl 1M IPTG induziert und weitere 3 h schüttelnd bei 37°C inkubiert und anschließend in Zentrifugenröhrchen überführt, abzentrifugiert (3800 rpm, 15 min, 4CC), der Überstand verworfen und das Pellet bei -80°C eingefro- ren. b) Umsetzung von FettsäurenThe rest of the main culture was induced with 10 ul of 1M IPTG and another 3 h shaking at 37 ° C and then transferred into centrifuge tubes, centrifuged (3800 rpm, 15 min, 4 C C), the supernatant discarded and the pellet at -80 ° C frozen. b) Implementation of fatty acids
Für die Umsetzung verschiedener Fettsäuren wurden die Zellen aufgeschlossen und mit den Fettsäuren inkubiert.The cells were disrupted for the implementation of various fatty acids and incubated with the fatty acids.
Lysispuffer 10 mM NaCI 100 mM Tris/HCI pH 7,3Lysis buffer 10 mM NaCI 100 mM Tris / HCl pH 7.3
10 % (v/v) Glycerol 2 mM DTT10% (v / v) glycerol 2mM DTT
1,5 ml Lysispuffer wurde zu den vor der Induktion geernteten Zeil-Pellets und 5 ml zu den nach Induktion geernteten Zeil-Pellets gegeben. Die Zellen wurden durch vortexen resuspendiert und zum Zellaufschluss in flüssigem N2 schockgefroren und danach bei 37 °C im Wasserbad aufgetaut. Dieser Prozess wurde nochmals wiederholt. Der Aufschluss und das Scheren der genomischen DNA erfolgte nach vollständiger Resuspendierung der Zeil-Pellets schließlich durch Ultraschall: 45 sec. bei 50 % Leistung im Eis. Anschließend wurden je 1,5 ml Lysat mit den umzusetzenden Fettsäuren bei 37°C unter schütteln 180 rpm, für 1 bis 3 h inkubiert.1.5 ml of lysis buffer was added to the Zeil pellets harvested before induction and 5 ml to the Zeil pellets harvested after induction. The cells were resuspended by vortexing and snap-frozen in liquid N 2 for cell disruption and then thawed at 37 ° C. in a water bath. This process was repeated again. After the Zeil pellets were completely resuspended, the digestion and shearing of the genomic DNA was finally carried out by ultrasound: 45 seconds at 50% power in ice. Subsequently, 1.5 ml of lysate were incubated with the fatty acids to be reacted at 37 ° C. with shaking at 180 rpm for 1 to 3 h.
Die Extraktion der Fettsäuren erfolgt nach der Methode von Bligh und Dyer durch Zugabe von 100 μl Eisessig, 900 μl 0, 1M Natriumphosphatpuffer pH 7,0; 2,5 ml Methanol und 2,5 ml Chloroform. Der ganze Ansatz wurde 1 min geschüttelt, abzentrifugiert (4000 rpm, 10 min, RT d.h. bei ca. 23 °C). Die organische untere Phase wurde in ein Reagenzglas überführt und unter N2 zur Trockene geblasen und mit 2 x 500 μl Chloroform in ein weiteres Reagenzglas überführt und wieder mit N2 getrocknet. Die Rück- stände wurden mit 400 μl gelöst.The extraction of the fatty acids takes place according to the Bligh and Dyer method by adding 100 μl glacial acetic acid, 900 μl 0.1M sodium phosphate buffer pH 7.0; 2.5 ml of methanol and 2.5 ml chloroform. The entire batch was shaken for 1 min, centrifuged off (4000 rpm, 10 min, RT ie at approx. 23 ° C.). The organic lower phase was transferred to a test tube and blown to dryness under N 2 and transferred to another test tube with 2 × 500 μl chloroform and dried again with N 2 . The residues were dissolved with 400 μl.
Die so extrahierte Probe wurde mit 10 μl EDAC-Lösung [EDAC: N-(3- Dimethyiaminopropyl)-N'-ethylcarodiimid-hydrochlorid, 1 mg/10 μl Methanol) versetzt und 2 h bei RT geschüttelt. Danach wurden 200 μl 0,1 M Tris/HCI-Lösung pH 7,5 und 1 ml Hexan zugegeben, kräftig geschüttelt (vortexen) und abzentrifugiert (5 min, 12000 rpm, RT). Die obere Phase wurde in ein neues Mikrozentrifugenröhrchen überführt und die Extraktion mit 1 ml Hexan wiederholt. Die Hexanphasen wurden anschließend vereinigt und unter N2-Strom bis zur Trockne eingengt. Der Rückstand wurde in 40 μl Acetonitril aufgenommen. 7 μl dieser Probe wurden für die GC-Analytik verwendet. Es wurde 1 μl in die GC injiziert. Säule: HP-DB23 (Cross-ünked PEG), 30mx0,32mmx0,5μmThe sample extracted in this way was mixed with 10 μl EDAC solution [EDAC: N- (3-dimethyiaminopropyl) -N'-ethylcarodiimide hydrochloride, 1 mg / 10 μl methanol) and shaken at RT for 2 h. Then 200 μl of 0.1 M Tris / HCl solution pH 7.5 and 1 ml of hexane were added, shaken vigorously (vortexing) and centrifuged off (5 min, 12000 rpm, RT). The top phase was transferred to a new microcentrifuge tube and the extraction repeated with 1 ml of hexane. The hexane phases were then combined and evaporated to dryness under a stream of N 2 . The residue was taken up in 40 μl acetonitrile. 7 μl of this sample were used for GC analysis. 1 μl was injected into the GC. Column: HP-DB23 (Cross-ünked PEG), 30mx0.32mmx0.5μm
Flußrate: 1 ,5ml/min (konstanter Fluß) Helium 150°CFlow rate: 1.5 ml / min (constant flow) helium 150 ° C
Injektion: 220°CInjection: 220 ° C
Ofen: 150°C (1 min), auf 200°C (15k/min), auf 250°C (2K/min), 250°C (5 min)Oven: 150 ° C (1 min), to 200 ° C (15k / min), to 250 ° C (2K / min), 250 ° C (5 min)
Detektion: FID 275°C Die Tabelle 2 zeigt deutlich, dass die verschiedensten Fettsäuren als Substrate in der Reaktion umgesetzt werden. Je nach Substrat können konjugierte Diene und Triene oder Mischungen beider entstehen. Detection: FID 275 ° C Table 2 clearly shows that a wide variety of fatty acids are used as substrates in the reaction. Depending on the substrate, conjugated dienes and trienes or mixtures of both can be formed.
Tabelle 2: Umsetzungen der verschiedenen FettsäurenTable 2: Conversions of the different fatty acids
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Beispiel 6: Klonierung und Expression der Bifidobacterium breve Isomerase (= BBI) und der Lactobacillus reuteri Isomerase (= LRI)
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Example 6: Cloning and expression of the Bifidobacterium breve isomerase (= BBI) and the Lactobacillus reuteri isomerase (= LRI)
Analog der unter Beispiel 1 bis 3 beschriebenen Beispiele wurden die Isomerasen aus Bifidobacterium breve Isomerase (= BBI) und der Lactobacillus reuteri Isomerase (= LRI) kloniert und in E. coli bzw. Hefe exprimiert.Analogously to the examples described under Examples 1 to 3, the isomerases from Bifidobacterium breve isomerase (= BBI) and the Lactobacillus reuteri isomerase (= LRI) were cloned and expressed in E. coli or yeast.
Die Modifikation der BBI-Isomerase, das heißt die Anpassung des codon-usage erfolgte mit folgenden Primern:The modification of the BBI isomerase, that is to say the adaptation of the codon usage, was carried out with the following primers:
BBI-5'-Primer: GGT ACC ATG GGT TAC TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GTT G Primer enthält Kpnl-SchnittstelleBBI-5 'primer: GGT ACC ATG GGT TAC TAC TCC TCC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GTT G Primer contains Kpnl interface
BBI-3'-Primer: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG Primer enthält eine Xhol-SchnittstelleBBI-3 'primer: CTC GAG CAG ATC ACA TGG TAT TCG CGT AGC AG Primer contains an Xhol interface
Die Original Bifidobacterium breve Isomerase Sequenz (SEQ ID NO: 9) lautet wie folgt: atg — tac tac agc agc ggc aac tat gag gcg ttt gcc cgt ccg aag aag cca gcc ggc gta g Die Codon-usage optimierte modifizierte Sequenz (SEQ ID NO: 3) ergibt sich dann wie folgt: atg ggt tac tac tcc tcc ggt aac tac gaa gct ttc gct aga cca aag aag cca gct ggt gtt gThe original Bifidobacterium breve isomerase sequence (SEQ ID NO: 9) is as follows: atg - tac tac agc agc ggc aac tat gag gcg ttt gcc cgt ccg aag aag cca gcc ggc gta g The codon usage optimized modified sequence (SEQ ID NO : 3) then results as follows: atg ggt tac tac tcc tcc ggt aac tac gaa gct ttc gct aga cca aag aag cca gct ggt gtt g
Die Modifikation der LRI-Isomerase wurde mit den folgenden Primern durchgeführt:The modification of the LRI isomerase was carried out with the following primers:
LRI-5'-Primer: GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT GLRI-5 'primer: GAA TTC ACC ATG GGT TAC TAC TCC AAC GGT AAC TAC GAA GCT TTC GCT AGA CCA AAG AAG CCA GCT GGT G
Primer enthält eine EcoRI-SchnittstellePrimer contains an EcoRI interface
LRI-3'-Primer: CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC Primer enthält eine Xhol-SchnittstelleLRI-3 'primer: CTC GAG TTA TAG TAA GTG CTG TTG CTC CAT TAA TTC primer contains an Xhol interface
Die Original Lactobacillus reuteri Isomerase Sequenz ist SEQ ID NO: 11 zu entneh- men. Die ersten Basenpaare der Nukleinsäuresequenz lauten wie folgt: atg — tat tat tca aac ggg aat tat gaa gcc ttt gct cga cca aag aag cct gct ggc gThe original Lactobacillus reuteri isomerase sequence can be found in SEQ ID NO: 11. The first base pairs of the nucleic acid sequence are as follows: atg - tat tat tca aac ggg aat tat gaa gcc ttt gct cga cca aag aag cct gct ggc g
Die entsprechende modifizierte Sequenz (SEQ ID NO: 5) lautet wie folgt: atg ggt tac tac tcc aac ggt aac tac gaa gct ttc gct aga cca aag aag cca gct ggt g Der PCR-Reaktionsansatz wurde mit Expand Fidelity-PCR-System von Röche Diagnostics durchgeführt und setzte sich wie folgt zusammen: dNTP-Mix (10 mM) 1 ,0 μl 5'-Forward Primer (10 μM) 4,0 μl 3'-Reverse Primer (10 μM) 4,0 μl Template (1/50 verdünnte PSE380-PAI Plasmid-DNA) 1 ,0 μl 10-Fach Puffer 5,0 μl Polymerase (3,5 U /μl) 0,5 μl Wasser 34,5 μlThe corresponding modified sequence (SEQ ID NO: 5) is as follows: atg ggt tac tac tcc aac ggt aac tac gaa gct ttc gct aga cca aag aag cca gct ggt g The PCR reaction was carried out with Expand Fidelity PCR system from Röche Diagnostics and was composed as follows: dNTP mix (10 mM) 1.0 μl 5'-forward primer (10 μM) 4.0 μl 3'- Reverse primer (10 μM) 4.0 μl template (1/50 diluted PSE380-PAI plasmid DNA) 1.0 μl 10-fold buffer 5.0 μl polymerase (3.5 U / μl) 0.5 μl water 34 , 5 ul
Gesamtvolumen 50,0 μlTotal volume 50.0 μl
Es wurde folgende PCR-Programm verwendet:The following PCR program was used:
1. 2 min 94°C1.2 min 94 ° C
2. 30 sec 94°C 3. 30 sec 51°C2. 30 sec 94 ° C 3. 30 sec 51 ° C
4. 2 min 72°C4.2 min 72 ° C
5. 10 x 2. bis 4.5. 10 x 2nd to 4th
6. 30 sec 94°C6. 30 sec 94 ° C
7. 30 sec 51°C 8. 2 min 72°C, Zeitincrement 5 sec pro Zyklus7. 30 sec 51 ° C 8.2 min 72 ° C, time increment 5 sec per cycle
9. 15 x 6. bis 8.9. 15 x 6th to 8th
10. 5 min 72°C10. 5 min 72 ° C
Das amplifizierte DNA-Fragment wurde aus einem praparativen Agarosegel geschnitten, mit GFX™ PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) eluiert und in den pGEM-T-Vector (Promega) nach Herstellerangaben kloniert. Nach einer Amplifikation der Plasmid-DNA in E. coli, wurde die Isomerase-cDNA über die Kpnl und Xhol Schnittstellen bzw. EcoRl und Xhol Schnittstellen herausgeschnitten und die cDNA-Enden mit der T4-Polymerase geglättet. pYES2 Vektor wurde mit EcoRl geöffnet, die cDNA-Enden mit der T4-Polymerase geglättet und mit einer alkalischen Phosphatase dephosphoryliert. Beide DNA-Fragmente wurden mit der T4-Ligase zueinander legiert und die Insertionsrichtung durch einen BamHI-Verdau überprüft. Das so hergestellte pY2-PAI-Konstrukt wurde in E. coli amplifiziert und zur Hefe-Expression in den Hefestamm INVSd (Invitrogen) mit der LiAc-Methode (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1995) transformiert. Wurde eine Klonierung im pET24a-Vektor vorgenommen, so wurde der Vektor mit denselben Enzymen zur Klonierung geschnitten und die Isomerasegene über diese Schnittstellen in den Vektor mit Hilfe der T4-Ligase kloniert.The amplified DNA fragment was cut from a preparative agarose gel, eluted with GFX ™ PCR DNA and Gel Band Purification Kit (Amersham Bioscience) and cloned into the pGEM-T vector (Promega) according to the manufacturer's instructions. After amplification of the plasmid DNA in E. coli, the isomerase cDNA was cut out via the Kpnl and Xhol interfaces or EcoRI and Xhol interfaces and the cDNA ends were smoothed with the T4 polymerase. pYES2 vector was opened with EcoRI, the cDNA ends were smoothed with the T4 polymerase and dephosphorylated with an alkaline phosphatase. Both DNA fragments were alloyed with each other using the T4 ligase and the direction of insertion was checked by a BamHI digest. The pY2-PAI construct thus produced was amplified in E. coli and used for yeast expression in the yeast strain INVSd (Invitrogen) using the LiAc method (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York , 1995) transformed. If a cloning was carried out in the pET24a vector, the vector was cut with the same enzymes for cloning and the isomerase genes were cloned into the vector via these interfaces using the T4 ligase.
Die Analysen der Fettsäuren erfolgten wie unter den Beispielen für die Propionbacteri- um acnes beschrieben. Beispiel 7: Expression der Bifidobacterium breve Isomerase (= BBI) und der Lactobacillus reuteri Isomerase (= LRI)in PflanzenThe fatty acids were analyzed as described in the examples for the Propionbacterium acnes. Example 7: Expression of the Bifidobacterium breve isomerase (= BBI) and the Lactobacillus reuteri isomerase (= LRI) in plants
Die Expression der Isomerase aus Bifidobacterium breve oder Lactobacillus reuteri in transgenen Pflanzen ist vorteilhaft, um den CLA-Gehalt in diesen Pflanzen zu erhöhen. Dazu wurde die cDNA, die für die Isomerasen kodieren in binäre Vektoren kloniert und über Agrobacterium-vermittelten DNA-Transfer in Arabidopsis thaliana, Nicotiana taba- cum, Brassica napus und Linum usitatissimum übertragen. Die Expression der Isome- rasen-cDNA stand dabei unter der Kontrolle des kohstitutiven CaMV 35 S-Promotors bzw. des samenspezifischen USP-Promotors. Arabidopsis ist als Modellpflanze besonders geeignet, da sie eine kurze Generationszeit und ausreichende Mengen an Linolsaure, dem Substrat der Isomerase zur Herstellung von CLA.The expression of the isomerase from Bifidobacterium breve or Lactobacillus reuteri in transgenic plants is advantageous in order to increase the CLA content in these plants. For this purpose, the cDNA coding for the isomerases was cloned into binary vectors and transferred via Agrobacterium-mediated DNA transfer into Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum, Brassica napus and Linum usitatissimum. The expression of the isomerase cDNA was under the control of the cohesive CaMV 35 S promoter or the seed-specific USP promoter. Arabidopsis is particularly suitable as a model plant because it has a short generation time and sufficient amounts of linoleic acid, the substrate of the isomerase for the production of CLA.
Tabak und Hoch-Linolsäure-Sorten von Lein, wie die Varietät Linola, sind als Ölsaaten mit einem hohen Gehalt an Linolsaure besonders geeignet zur heterologen Expression von Isomerase-Genen, da Linolsaure das Substrat der Isomerasen zur Bildung von konjugierter Linolsaure darstellt.Tobacco and high linoleic acid varieties of linseed, such as the Linola variety, are particularly suitable as oilseeds with a high content of linoleic acid for the heterologous expression of isomerase genes, since linoleic acid is the substrate of the isomerases for the formation of conjugated linoleic acid.
Als Expressionsvektoren wurden der Vektor pBinAR (Höfgen und Willmitzer, Plant Science, 66, 1990: 221 - 230) bzw. das pBinAR Derivat pBinAR-USP, bei dem der CaMV 35 S-Promotor gegen den USP-Promotor aus V. faba ausgetauscht war, ver- wendet. Ebenfalls verwendet wurden die Vektoren pGPTV und pGPTV-USP. Zur Umklonierung mußte die Isomerase-cDNA aus dem Vektor pGEM-T ausgeschnitten und in pBinAR bzw. pBinAR-USP kloniert werden.The expression vectors were the vector pBinAR (Höfgen and Willmitzer, Plant Science, 66, 1990: 221-230) and the pBinAR derivative pBinAR-USP, in which the CaMV 35 S promoter was exchanged for the USP promoter from V. faba , used. The vectors pGPTV and pGPTV-USP were also used. For the recloning, the isomerase cDNA had to be cut out from the vector pGEM-T and cloned into pBinAR or pBinAR-USP.
Die entstandenen Plasmide wurden in Agrobacterium tumefaciens transformiert (Höfgen und Willmitzer, Nucl. Acids Res., 16, 1988: 9877). Die Transformation von A. thali- ana erfolgte mittels "floral dip" (Clough und Bent, Plant Journal, 16, 1998: 735 - 743), die von N. tabacum über Cokultivierung von Tabakblattstückchen mit transformierten A. tumefaciens Zellen, die von Lein und Raps durch Cokultivierung von Hypokotylstü- cken mit transformierten A. tumefaciens Zellen.The resulting plasmids were transformed into Agrobacterium tumefaciens (Höfgen and Willmitzer, Nucl. Acids Res., 16, 1988: 9877). The transformation of A. thaliana was carried out by means of a "floral dip" (Clough and Bent, Plant Journal, 16, 1998: 735-743), that of N. tabacum via cocultivation of tobacco leaf fragments with transformed A. tumefaciens cells, that of linseed and rapeseed by coculturing hypocotyl pieces with transformed A. tumefaciens cells.
Die Expression der Isomerase-Gene in transgenen Arabidopsis-, Tabak-, Raps- und Leinpflanzen wurde über Northem-Blot Analyse untersucht. Ausgewählte Pflanzen wurden auf ihren Gehalt an CLA im Samenöl untersucht.The expression of the isomerase genes in transgenic Arabidopsis, tobacco, rapeseed and linseed plants was investigated using Northem blot analysis. Selected plants were examined for their CLA content in the seed oil.
Analog zum USP-Promotor kann auch der Napin-Promotor verwendet werden, um eine samenspezifische Expression der Isomerase zu erreichen.Analogously to the USP promoter, the napin promoter can also be used to achieve seed-specific expression of the isomerase.
Tabelle 3 gibt die Ergebnisse in Pflanzen wieder. Tabelle 3: Zusammenstellung der Experimente in transgenen TabakpflanzenTable 3 shows the results in plants. Table 3: Compilation of the experiments in transgenic tobacco plants
Fettsäuregehalte inFatty acid levels in
%%
5 mg Tabaksamen (Nicotiana tabacum var. SNN) transformiert mit pCAMBIA- PAI-USP, transmethyliert5 mg tobacco seeds (Nicotiana tabacum var. SNN) transformed with pCAMBIA-PAI-USP, transmethylated
coco
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Resultat: in 16 von 29 transgenen Linien konnte CLA (18:2, Δ10E.12Z) nachgewiesen werden.Result: CLA (18: 2, Δ10E.12Z) was detected in 16 of 29 transgenic lines.
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen in transgenen eurkaryontischen Orga- nismen gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 in einen ungesättigte Fettsäuren produzierenden Organismus; oder b) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder c) Einbringen mindestens eines Derivates der in SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, ohne dass die enzymatische Wirkung der Polypeptide wesentlich verändert ist, und d) Expression der Nukleinsäure im nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus, und b) Anzucht und Ernte des nach (a), (b) oder (c) hergestellten Organismus.1. Process for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two double bonds dissolved in transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following process steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 in an organism producing unsaturated fatty acids; or b) introducing at least one nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerated genetic code, or c) introducing at least one Derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which code for polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and have at least 90% identity at the amino acid level without significantly changing the enzymatic action of the polypeptides, and d) expression of the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b) or (c), and b) cultivation and harvesting of the ( a), (b) or (c) produced organism.
2. Verfahren zur Herstellung von konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit mindestens zwei Doppelbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass es sich bei der konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäure um konjugierte Linolsaure handelt.2. A process for the production of conjugated polyunsaturated fatty acids with at least two double bonds according to claim 1, characterized in that the conjugated polyunsaturated fatty acid is conjugated linoleic acid.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im - Organismus enthaltenen Öle bzw. die. im Organismus enthaltenen Triglyceride isoliert werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the oils contained in the - organism or. Triglycerides contained in the organism can be isolated.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Öl oder in den Triglyceriden enthaltenden Fettsäuren freigesetzt werden.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the fatty acids contained in the oil or in the triglycerides are released.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem transgenen eurkaryontischen Organismus um einen Öl-produzierenden Organismus handelt. 5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the transgenic eurkaryotic organism is an oil-producing organism.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem transgenen eurkaryontischen Organismus um eine Pflanze, eine Hefe oder einen Pilz handelt. 6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the transgenic eurkaryotic organism is a plant, a yeast or a fungus.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der transgenen Pflanze um eine Alge, eine Ölfruchtpflanze ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Erdnuss, Raps, Canola, Sonnenblume, Safflor (Färberdistel), Mohn, Senf, Hanf, Rhizinus, Olive, Sesam, Calendula, Punica, Nachtkerze, Königskerze, Distel, Wildrosen, Haselnuss, Mandel, Macadamia, Avoca- do, Lorbeer, Kürbis, Lein, Soja, Pistazien, Borretsch, Ölpalme, Kokosnuss oder7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the transgenic plant is an algae, an oil fruit plant selected from the group consisting of peanut, rapeseed, canola, sunflower, safflower (safflower), poppy, mustard, hemp , Castor oil, olive, sesame, calendula, punica, evening primrose, mullein, thistle, wild roses, hazelnut, almond, macadamia, avocado, laurel, pumpkin, flax, soy, pistachio, borage, oil palm, coconut or
Walnuss oder eine Feldfruchtpflanze ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mais, Weizen, Roggen, Hafer, Triticale, Reis, Gerste, Baumwolle, Maniok, Pfeffer, Tagetes, Kartoffel, Tabak, Aubergine, Tomate, Erbse, Alfalfa, Kaffee, Kakao oder Tee handelt. Walnut or a crop plant selected from the group consisting of corn, wheat, rye, oats, triticale, rice, barley, cotton, cassava, pepper, tagetes, potato, tobacco, eggplant, tomato, pea, alfalfa, coffee, cocoa or tea ,
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den transgenen eurkaryonstischen Organismus zusätzlich mindestens eine weitere Nukleinsäure eingebracht wird, die für ein Polypeptid der Fettsäurebiosynthese codiert.8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that at least one further nucleic acid which codes for a polypeptide of fatty acid biosynthesis is additionally introduced into the transgenic eurkaryonic organism.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wei- tere Nukleinsäure, die für ein Polypeptid der Fettsäurebiosynthese codiert, ausgewählt ist aus der Gruppe der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Acyl-CoA- Dehydrogenase, eine Acyl-ACP[= acyl carrier proteinj-Desaturase, eine Acyl- ACP-Thioesterase, eine Fettsäure-Acyl-Transferase, eine Fettsäure-Synthase, eine Fettsäure-Hydroxylase, eine Acetyl-Coenzym A-Carboxylase, eine Acyl- Coenzym A-Oxidase, eine Fettsäure-Desaturase, eine Fettsäure-Acetylenase, eine Lipoxygenase, eine Triacylglycerol-Lipase, eine Allenoxid-Synthase, eine Hydroperoxid-Lyase, einen Fettsäuretransporter oder eine Fettsäure-Elongase codieren.9. The method according to claims 1 to 8, characterized in that the further nucleic acid which codes for a polypeptide of fatty acid biosynthesis is selected from the group of nucleic acid sequences which are used for an acyl-CoA dehydrogenase, an acyl-ACP [ = acyl carrier proteinj desaturase, an acyl ACP thioesterase, a fatty acid acyl transferase, a fatty acid synthase, a fatty acid hydroxylase, an acetyl coenzyme A carboxylase, an acyl coenzyme A oxidase, a fatty acid Encode desaturase, a fatty acid acetylenase, a lipoxygenase, a triacylglycerol lipase, an allen oxide synthase, a hydroperoxide lyase, a fatty acid transporter or a fatty acid elongase.
10. Öle, Triglyceride oder Fettsäuregemisch mit einem erhöhten Gehalt an konjugier- ter mehrfach ungesättigten Fettsäuren, hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9.10. oils, triglycerides or fatty acid mixture with an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids, produced by a process according to claims 1 to 9.
11. Öle oder Triglyceride mit einem erhöhten Gehalt an konjugierter Linolsaure, hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10.11. oils or triglycerides with an increased content of conjugated linoleic acid, produced by a process according to claims 1 to 10.
12. Verwendung einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe: a) Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID12. Use of a nucleic acid sequence selected from the group: a) Nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID
NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5, oder b) Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder c) Derivate der in SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, ohne dass die enzymatische Wirkung der Polypeptide wesentlich verändert ist, oder d) einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen codon-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 %, vorteilhaft mindestens 1, 2, 3 oder 5 % bevorzugt mindestens 6, 7, 8, 9 oder 10 %, besonders bevorzugt mindestens 20, 30, 40 oder 50 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 60, 70, 80 oder 90 % eines eukaryontischen codon-usage unterscheidet, oder e) Derivate der unter (d) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein, vorteilhaft mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 4, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 - Codontripletts vorteilhaft am 5' Ende der Nukleinsäuresequenzen, die für ei- ne Aminosäure codieren, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist, zur Herstellung von transgenen Pflanzen.NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, or b) nucleic acid sequence which is derived by back-translation into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 on the basis of the degenerate genetic code, or c) derivatives of those in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which encode polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and have at least 90% identity at the amino acid level , without the enzymatic action of the polypeptides being significantly changed, or d) a nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5 %, advantageously at least 1, 2, 3 or 5%, preferably at least 6, 7, 8, 9 or 10%, particularly preferably at least 20, 30, 40 or 50%, very particularly preferably at least 60, 70, 80 or 90% of one eukaryotic codon u sage distinguishes, or e) derivatives of the nucleic acid sequences claimed under (d) which are at least one, advantageously at least 2, preferably at least 3, particularly preferably at least 4, very particularly preferably at least 5 - codon triplets advantageously at the 5 'end of the nucleic acid sequences which are suitable for encoding an amino acid is extended, without the enzymatic effect of the polypeptides encoded by the nucleic acids being significantly changed, for the production of transgenic plants.
13. Verwendung einer Nukleinsäuresequenz nach Anspruch 12 oder eines Fragmentes davon zur Isolierung einer Nukleinsäuresequenz über Homologiescreening. 13. Use of a nucleic acid sequence according to claim 12 or a fragment thereof for the isolation of a nucleic acid sequence via homology screening.
14. Verwendung von Triglyceriden oder Fettsäuregemischen gemäß Anspruch 10 oder 11 mit einem erhöhten Gehalt an konjugierter mehrfach ungesättigter Fettsäuren oder konjugierter Linolsaure zur Herstellung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln, Kosmetika oder Pharmazeutika.14. Use of triglycerides or fatty acid mixtures according to claim 10 or 11 with an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids or conjugated linoleic acid for the production of foods, animal feed, cosmetics or pharmaceuticals.
15. Isolierte Nukleinsäuresequenz, die für ein Polypeptid mit Isomeraseaktivität co- diert ausgewählt aus der Gruppe: a) einer Nukleinsäuresequenz mit der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Sequenz, oder b) einer Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rückübersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen15. Isolated nucleic acid sequence which codes for a polypeptide with isomerase activity selected from the group: a) a nucleic acid sequence with the sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, or b) one Nucleic acid sequence, which is converted back into a nucleic acid sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 due to the degenerate genetic
Codes ableitet, oder c) Derivate der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypeptide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, oder d) einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem prokaryontischen codon-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 %, vorteilhaft mindestens 1, 2, 3 oder 5 % bevorzugt mindestens 6, 7, 8, 9 oder 10 %, besonders bevorzugt mindestens 20, 30, 40 oder 50 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 60, 70, 80 oder 90 % eines eukaryontischen codon-usage unterscheidet, oder e) Derivate der unter (d) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein, vorteilhaft mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, besonders bevorzugt mindestens 4, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 Codontripletts vorteilhaft am 5' Ende der Nukleinsäuresequenzen, die für eine Aminosäure codie- ren, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist.Derives codes, or c) Derivatives of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, those for polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 encode and have at least 90% identity at the amino acid level, or d) a nucleic acid sequence which differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 by at least 0.5%, advantageously at least 1, 2, 3 or 5%, preferably at least 6, 7, 8, 9 or 10%, particularly preferably at least 20, 30, 40 or 50%, very particularly preferably at least 60, 70, 80 or 90% of a eukaryotic codon -usage distinguishes, or e) derivatives of the nucleic acid sequences claimed under (d), which by at least one, advantageously at least 2, preferably at least 3, particularly preferably at least 4, very particularly preferably at least 5 codon triplets advantageously at the 5 'end of the nucleic acid sequences which are for an A coding amino acid, is extended without the enzymatic effect of the polypeptides encoded by the nucleic acids having been significantly changed.
16. Nukleinsäuresequenz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die unter (d) codon-usage am aminoterminalen Ende eingeführt wird.16. Nucleic acid sequence according to claim 15, characterized in that the codon usage under (d) is introduced at the amino-terminal end.
17. Aminosäuresequenz codiert durch eine Nukleinsäuresequenz gemäß Anspruch 14 (d) und (e) oder Anspruch 16.17. Amino acid sequence encoded by a nucleic acid sequence according to claim 14 (d) and (e) or claim 16.
18. Nukleinsäurekonstrukt enthaltend eine Nukleinsäuresequenz gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die Nukleinsäuresequenz mit einem oder mehreren Regulationssignalen verknüpft ist.18. A nucleic acid construct containing a nucleic acid sequence according to claim 15 or 16, wherein the nucleic acid sequence is linked to one or more regulation signals.
19. Vektor, enthaltend eine Nukleinsäuresequenz gemäß Anspruch 15 oder 16 oder ein Nukleinsäurekonstrukt gemäß Anspruch 18.19. Vector containing a nucleic acid sequence according to claim 15 or 16 or a nucleic acid construct according to claim 18.
20. Transgener Organismus, enthaltend mindestens eine Nukleinsäuresequenz gemäß Anspruch 15 oder 16, mindestens ein Nukleinsäurekonstrukt gemäß Anspruch 18 oder mindestens einen Vektor gemäß Anspruch 19.20. Transgenic organism containing at least one nucleic acid sequence according to claim 15 or 16, at least one nucleic acid construct according to claim 18 or at least one vector according to claim 19.
21. Transgener Organismus nach Anspruch 20, wobei es sich bei dem Organismus um eine Hefe, einen Pilz oder eine Pflanze handelt.21. The transgenic organism according to claim 20, wherein the organism is a yeast, a fungus or a plant.
22. Lebensmittel-, Nahrungsergänzungsmittel-, Tierfuttermittel- oder Arzneimittelzubereitung, enthaltend Öle oder Triglyceride mit einem erhöhten Gehalt an konjugierten mehrfach ungesättigten Fettsäuren oder konjugierter Linolsaure gemäß Anspruch 10 oder 11. 22. Food, nutritional supplement, animal feed or pharmaceutical preparation containing oils or triglycerides with an increased content of conjugated polyunsaturated fatty acids or conjugated linoleic acid according to claim 10 or 11.
23. Verfahren zur Herstellung von konjugierter Linolsaure mit transgenen eurkaryontischen Organismen, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SEQ ID NO: 1 , SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 in einen ungesättigte Fettsäuren produzierenden Organismus; oder b) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich durch Rück- Übersetzung in eine Nukleinsäuresequenz von der in SEQ ID NO: 2, SEQ23. Process for the production of conjugated linoleic acid with transgenic eurkaryotic organisms, characterized in that it comprises the following process steps: a) introducing at least one nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 into an organism producing unsaturated fatty acids; or b) introducing at least one nucleic acid sequence which is converted back into a nucleic acid sequence of the type shown in SEQ ID NO: 2, SEQ
ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenz aufgrund des degenerierten genetischen Codes ableitet, oder c) Einbringen mindestens eines Derivates der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 oder SEQ ID NO: 5 dargestellten Nukleinsäuresequenz, die für Polypep- tide mit der in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 oder SEQ ID NO: 6 dargestellten Aminosäuresequenzen codieren und mindestens 90 % Identität auf Aminosäureebene aufweisen, ohne dass die enzymatische Wirkung der Polypeptide wesentlich verändert ist, oder d) Einbringen mindestens einer Nukleinsäuresequenz, die sich von dem pro- karyontischen codon-usage der Nukleinsäuresequenzen SEQ ID NO: 7,ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 derived from the degenerate genetic code, or c) introducing at least one derivative of the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5, which for Encode polypeptides with the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 and have at least 90% identity at the amino acid level, without the enzymatic action of the polypeptides being significantly changed, or d) introduction at least one nucleic acid sequence that differs from the prokaryotic codon usage of the nucleic acid sequences SEQ ID NO: 7,
SEQ ID NO: 9 oder SEQ ID NO: 11 durch mindestens 0,5 % eines eukaryontischen codon-usage unterscheidet, oder e) Einbringen mindestens eines Derivate der unter (d) beanspruchten Nukleinsäuresequenzen, die um mindestens ein Codontriplett der Nukleinsäu- resequenzen, das für eine Aminosäure codiert, verlängert ist, ohne dass die enzymatische Wirkung der durch die Nukleinsäuren codierten Polypeptide wesentlich verändert ist. f) Expression der Nukleinsäure im nach (a), (b), (c), (d) oder (e) hergestellten Organismus. SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 differs by at least 0.5% of a eukaryotic codon usage, or e) introducing at least one derivative of the nucleic acid sequences claimed under (d), which by at least one codon triplet of the nucleic acid sequences, the encoded for an amino acid, is extended without significantly changing the enzymatic effect of the polypeptides encoded by the nucleic acids. f) Expression of the nucleic acid in the organism produced according to (a), (b), (c), (d) or (e).
24. Verfahren zur Herstellung von konjugierter Linolsaure nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Organismus Linols ure gefüttert wird.24. A process for the production of conjugated linoleic acid according to claim 23, characterized in that the organism is fed linoleic acid.
25. Verfahren zur Herstellung von konjugierter Linolsaure nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der nach (a), (b), (c), (d) oder (e) hergestellte Organismus angezogen und geerntet wird. 25. Verfahren zur Herstellung von konjugierter Linolsaure nach den Ansprüchen 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Organismus aufgeschlossen wird und die Umsetzung von Linolensäure zu CLA in vitro erfolgt. 25. A process for the production of conjugated linoleic acid according to claim 23 or 24, characterized in that the organism produced according to (a), (b), (c), (d) or (e) is grown and harvested. 25. A process for the production of conjugated linoleic acid according to claims 23 to 25, characterized in that the organism is disrupted and the conversion of linolenic acid to CLA takes place in vitro.
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