轉運植物螯合肽的組合物制造技術

本發明專利技術涉及轉運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結合盒(ABC)轉運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。通過轉運植物螯合肽和/或有害物質至細胞液泡中，所述轉運植物螯合肽的組合物可單獨地或與有害物質組合用于累積并螯合植物螯合肽，從而減少從植物的根至莖遷移的毒性物質的含量。因此，所述DNA分子可應用于研發作物，其中存在于植物的可食部分，如葉、莖、果實的毒性物質的含量降低。此外，所述DNA分子可應用于不可食用的植物，以研發用于植物修復或植物提取的植物，并提高植物對砷、砷化合物和鎘的累積量及抗性，從而可能以環境友好及節約的清潔方式實現植物修復或植物提取。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及轉運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結合盒(ABC)轉運蛋白的ABCC (多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。
技術介紹
砷(As)已廣泛用于醫藥、工業及農業應用領域。在醫藥領域中，砷(As)已用于治療疾病，諸如梅毒、錐蟲病或阿米巴痢疾。在農業應用領域中，含砷的除草劑諸如甲基砷酸二鈉(DSMA)已用于控制雜草和有害昆蟲。然而，砷(As)是劇毒的環境污染物，已知其引起多種與健康有關的問題。在一些國家，如中國、泰國和美國，其中正在積極進行采礦作業，以及孟加拉國和印度，已報道砷(As)污染地下水。受污染的地下水已成為問題，因為其被用作數千人的飲用水及農業用水。通過飲用污染的水或食用污染的水灌溉的土壤中栽培的作物，引起人類砷(As)中毒。這種中毒并不限于由砷(As)導致的，而是通常由有毒重金屬及類金屬諸如鎘、汞等導致，其通過自然界的食物鏈在人體內累積，引起大腦、神經和骨骼的慢性損傷。而且，由于金屬和類金屬不容易從人體內排出，其長期導致人體內的問題。此外，污染的環境及其損害持續數代。因此，將這些有毒金屬(或類金屬)從環境中清除非常重要。在這方面，活生物體通常具有使用結合進入人體的有害物質的生物材料或轉運蛋白，來緩解有害物質毒性的機制。有助于這種活生物體抵抗有害物質的基因可以一種比目前本領域中廣為人知的方法諸如物理、化學、植物修復技術或植物提取技術更經濟且環境友好的方式，用于清理該有害物質污染的環境。特別是，植物具有優勢，因為它們不破壞原有的生態系統，具有美感，且可節約管理，且還通過簡單的外源基因表達表現出新的特性。因此，現已積極進行研究通過將優良基因植入植物來改善植物，將其用于植物修復或植物提取。這被稱為植物修復。 因此，有必要研發植物中參與吸收更多的重金屬和類金屬，并提高對有毒重金屬和類金屬的抗性的遺傳信息。砷(As)以五價離子形式As (V)存在于土壤中，并通過轉運具有與As (V)相似結構的磷酸鹽的蛋白質進入植物根部。然后，砷(As)很容易轉化為三價離子As(III)。而且，因為大多數砷(As)以還原狀態的As(III)形式存在如稻田中，其通過屬于水孔蛋白家族的膜蛋白被吸收至植物中。在水稻中，As(III)通過硅外排轉運蛋白Lsi2排入木質部中，以使砷(As)可由根轉運到莖。在細胞中，As(III)首先與植物螯合肽結合以解毒，且這種復合物最終被轉運至液泡，來表現抗性。因此，為了使植物表現出對有毒重金屬和類金屬的抗性，轉運蛋白將有毒金屬(或類金屬)_植物螯合肽復合物轉運至液泡的作用是必需的。然而，編碼起這種作用的植物蛋白的基因仍待發現。植物螯合肽(PC)通過與類金屬和重金屬如砷(As)螯合在解毒作用的第一階段發揮作用，且植物的液泡作為重金屬和砷(As)的最終解毒存儲區。使用PC的解毒過程是產生PC的植物和其他活生物體的特征，其區別于不能合成PCS (編碼PC合酶的基因)或PC的人類和芽殖酵母。因此，已長期進行積極研究以研發在植物液泡中螯合有毒金屬(或類金屬)的PC-金屬(或類金屬)轉運蛋白。然而，參與轉運與PC結合的重金屬至植物液泡的轉運蛋白和參與轉運與PC結合的As (III)的轉運蛋白仍有待確定。
技術實現思路
技術問題因此，本專利技術旨在解決現有技術的問題，且本專利技術的目的是提供轉運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結合盒(ABC)轉運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。本專利技術的另一目的是提供一種方法，其能提高植物對至少一種以下物質的抗性，所述物質選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。在這里，所述方法包括用組合物轉化植物，轉運植物螯合肽與至少一種以下物質的復合物形式至轉化植物的液泡，所述物質選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。本專利技術的還另一目的是提供一種用組合物轉化植物并轉運植物螯合肽或植物螯合肽與至少一種以下物質的復合物至轉化植物的液泡的方法，所述物質選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。 技術方案為了完成以上目的，本專利技術人已進行研究篩選已知為ABC蛋白的多藥耐藥相關蛋白(MRP)亞家族的ABCC亞家族成員，以確定與植物中有害物質的解毒作用相關的候選轉運蛋白。結果，專利技術人已確定了兩種在有害物質的解毒作用中起重要作用的ABC轉運蛋白。更具體地說，本專利技術人已發現這兩種ABC轉運蛋白是液泡中需要抵抗有害物質的植物螯合肽(PC)或PC復合物的轉運蛋白，所述有害物質如砷、鎘和/或其化合物。因此，基于這些事實完成本專利技術。本專利技術的一方面提供轉運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結合盒(ABC)轉運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。本專利技術的另一方面提供一種方法，其能提高植物對至少一種以下物質的抗性，所述物質選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。在這里，所述方法包括用組合物轉化植物，轉運植物螯合肽與至少一種以下物質的復合物形式至轉化植物的液泡，所述物質選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。本專利技術的另一方面還提供一種用組合物轉化植物并轉運植物螯合肽或植物螯合肽與至少一種以下物質的復合物至植物的液泡的方法，所述物質選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。本專利技術將在下文進行進一步詳細描述。根據本專利技術的一個具體實施例，提供了轉運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結合盒(ABC)轉運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。植物中ATP結合盒轉運蛋白的多藥耐藥相關蛋白(MRP或ABCC)-亞家族(以下稱為ABC轉運蛋白的ABCC-亞家族)是一種ABC轉運蛋白，其用于轉移質膜外細胞質中的多種有機物質，并將有機物質轉運至植物液泡。ABC轉運蛋白存在于多種活生物體中，從原核生物至人類的肝細胞，并轉運多種物質。根據本專利技術的一個具體實施例，由轉運植物螯合肽的組合物轉運的植物螯合肽可能是不與任何組分結合的植物螯合肽自身(載脂蛋白-PC2 Upo-PC2))，或植物螯合肽與至少一種以下物質的復合物形式，所述物質選自由鋅(Zn)、銅(Cu)、鉛(Pb)、銀(Ag)、汞(Hg)、硒(Se)、砷(As)、鎘(Cd)及其化合物組成的組中。更優選地，植物螯合肽可以是植物螯合肽與至少一種以下物質的復合物形式，所述物質選自砷(As)、鎘(Cd)及其化合物組成的組中。如圖14-18所示，轉運植物螯合肽自身(載脂蛋白-PC2)不比轉運PC2-As復合物更有效，但通過ABC轉運蛋白轉運載脂蛋白-PC2為液泡提供了載脂蛋白-PC2，其是穩定通過另一個轉運未結合金屬和類金屬的轉運蛋白轉運至液泡的有毒金屬(或類金屬)所必需的，且載脂蛋白-PC2可替代或被添加，有效地用于生產高分子量的巰基-As復合物，其與砷(As)具有高結合親和力。細胞中有害物質解毒的最后階段是有害物質螯合于液泡，其主要取決于植物螯合肽(PC)。植物螯合肽(PC)是金屬結合肽，其合成由其他有毒金屬以及砷(As)或鎘(Cd)誘導。PC用于通過巰基螯合如砷、鎘及其化合物的有害物質，并螯合所述螯合復合物于液泡中，以保護細胞組分不受有害物質如活性金屬(或類金屬)的侵害。這種PC介導的解毒作用是產生PC的活生物體的特征，包括各種植物，例如，藻類、苔蘚、秀麗隱桿線蟲和裂殖酵母，其區別于不能合成P本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李永淑，恩里科·馬丁諾亞，樸祉映，宋元鏞，大衛·G·門多薩科扎特，朱利安·I·施羅德，
申請(專利權)人：浦項工科大學校產學協力團，
類型：
國別省市：