Трансгенными могут называться те виды растений, в которых успешно функционирует ген (или гены) пересаженные из других видов растений или животных


Векторные системы на основе плазмид



Скачать 42.94 Kb.
страница4/8
Дата14.02.2020
Размер42.94 Kb.
Название файлаполучение трансген. раст.docx
Учебное заведениеСибирский государственный университет науки и технологий
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8

2 Векторные системы на основе плазмид


Для того чтобы донести рекомбинантную ДНК в клетку-рецепиент, встроить ее в геном, позволить идентификацию трансформированных клеток, обеспечить стабильную экспрессию введенного гена, служат векторные молекулы или векторы.

Вектор – молекула ДНК или РНК, состоящая из двух компонентов: векторной части (носителя) и клонируемого чужеродного гена.

Удобный способ доставки чужих генов в растительные клетки был подсказан самой природой. Трансформация растений осуществляется с помощью почвенных бактерий Agrobacterium tumefaciens (вызывающих образование опухолей в виде тератом или «корончатых галлов») и Agrobacterium rhizogenes (образующих опухоли в виде пучка корней или, так называемые, «бородатые корни»).

Опухолевый рост у растений, индуцированный патогенными штаммами Agrobacterium, представляет собой особый случай паразитизма: паразит (агробактерия) изменяет обмен веществ у хозяина, вводя свою генетическую информацию в его геном. Такое явление получило название «генетическая колонизация». Этот процесс является уникальным примером горизонтального переноса ДНК между царствами – бактерий и высших растений. Ферментативный механизм растения, отвечающий за транскрипцию собственной ДНК и синтез белка, распознает чужеродную ДНК из бактерии как свою собственную и транскрибирует ее вместе с обычными растительными генами, синтезируя опины, вещества которые служат бактериям в качестве источника углерода и азота. Это создаёт селективные преимущества для агробактерий, так как только они имеют гены, ответственные за деградацию этих соединений. В зависимости от типа синтезируемых опинов штаммы агробактерий подразделяются: A. tumefaciens на октопиновые и нопалиновые, a A. rhizogenes на маннопиновые, агропиновые и кукумопиновые.

Первоначально плазмиды разделили по присущим штаммам агробактерий

фенотипическим признакам, связанным с особенностями формирующихся на растениях опухолей. Вызываемые разными штаммами злокачественные образования различаются по морфологии и по содержанию конкретных опинов.

На основании морфологических признаков различают три основных варианта опухоли. Первый из них – это шероховатые опухоли. Для них характерны округлая форма и наличие на поверхности небольших по размерам утолщений, из которых развиваются укороченные придаточные корни. Второй вариант называется гладкие опухоли, так как на их поверхности не формируются придаточные корни, а имеются небольшого размера выступы, напоминающие сильно утолщенные и укороченные листья. Внутри и шероховатые, и гладкие опухоли представляют собой однородную массу паренхиматических клеток. Третий вариант это так называемые тератомы (уродства). Поверхность таких опухолей, как правило, не отличается от поверхности исходного здорового стебля, но внутри них наблюдается неупорядоченное смешение тканей, формирующееся из недоразвитых побегов, корней или листьев.

По биохимическому критерию опухоли делят согласно наличию опинов того или иного семейства. Поскольку этот критерий является более однозначным и полностью зависит от локализованных на плазмидах генов, он и лег в основу названия групп Ti-плазмид, найденных в A. tumefaciens или Ri-плазмиды в A. rhizogenes.

Большинство обнаруженных в природных штаммах Ti-плазмид попадают в три основные группы. Первая группа – это плазмиды октопинового типа (октопиновые плазмиды). При инфицировании растений штаммами с плазмидами этой группы развиваются шероховатые опухоли, клетки которых продуцируют опины октопинового и агропинового семейств. Вторую группу составляют плазмиды нопалинового типа (нопалиновые плазмиды), обеспечивающие образование гладких опухолей (реже – тератом), в которых обнаруживаются опины нопалинового семейства. В третью группу – плазмиды агропинового типа (агропиновые плазмиды) – вошли плазмиды, определяющие образование корневых опухолей с различной поверхностью, но без придаточных корней, в которых синтезируются опины агропинового семейства. Опухоли, вызванные штаммами с плазмидами этой группы, отличаются более выраженным отмиранием клеток в центральной части.

Анализ плазмид, обнаруженных в клетках другого вида агробактерий A. rhizogenes, показал, что они так же, как и плазмиды A. tumefaciens, определяют способность агробактерий вызывать бородатый корень посредством введения в растительный геном небольшого фрагмента плазмидной ДНК и в целом по структуре и набору расположенных на них генов близки к Ti-плазмидам. Но для того, чтобы подчеркнуть их происхождение, эти плазмиды традиционно называют Ri. Особых различий в морфологии вызываемых различными штаммами A. rhizogenes опухолей не наблюдается, но по наличию опинов в индуцируемых ими опухолях Ri плазмиды разделили на два типа. Клетки бородатого корня, вызываемого штаммами с Ri плазмидами агропинового типа, продуцируют опины агропинового семейства. Штаммы с Ri-плазмидами маннопинового типа дают опухоли с продукцией маннопина, маннопиновой кислоты, агропиновой кислоты.

В геноме A. tumefaciens находится три генетических локуса, необходимых для трансформации растительной клетки. Один локализован на агробактериальной хромосоме, а другие два на Ti-плазмиде. Первый компонент системы трансформации – это Т-ДНК, переносимая в растение часть Ti-плазмиды, на которой локализованы гены синтеза ферментов, вызывающие формирование опухолей на растении, а также гены синтеза опинов. Т-ДНК после встраивания не может переноситься вторично, так как не несет генов, ответственных за перенос.

Вторая – это vir-система, кодирующая гены, контролирующие синтез и перенос Т-ДНК в растение. Она находится за пределами Т-ДНК и не переносится в растительную клетку. Vir-гены экспрессируются под воздействием сигнальных молекул. Кластер vir-генов состоит из 6–7 генов в зависимости от штамма агробактерии. После активации vir-генов в оболочке бактерии образуется разрыв, через который Т-ДНК переносится в растительную клетку. У агробактерий, кроме того, имеются бактериальные хромосомные гены, продукты которых также участвуют в процессе трансформации. Это третий компонент vir-системы переноса Т-ДНК в растения. К нему относятся chrv-гены.

Т-ДНК, являясь фрагментом Ti-плазмиды, ограничена двумя прямыми повторами из 25 нуклеотидов, которые «обманывают» ферменты растительной клетки, заставляя их принять Т-ДНК за родную и встраивать ее в собственный геном. В этой области сайт-специфические эндонуклеазы, кодируемые vir-областью, производят одноцепочечный разрыв, служащий началом репликации по типу разматывающегося рулона, происходящей в процессе транспорта плазмиды. Репликация обеспечивает сохранение плазмиды в материнской клетке и появление ее копии в дочерней. Для нормального процессинга Т-ДНК и переноса в растительную клетку особенно важна ее правая граница, которая одна может определять полярность переноса Т-ДНК. Удаление правой границы из Ti-плазмид делает агробактерии полностью авирулентными. Замена ее на искусственно синтезированную, так же как и на левую, восстанавливает вирулентность бактерии. ДНК, помещенная между этими границами, может быть перенесена и встроена в ядро растительной клетки. Максимальный размер фрагмента ДНК, который может быть перенесен, пока не определен.

После переноса в ядро растительной клетки, Т-ДНК встраивается в геном в виде одной или нескольких копий. При этом одна из нитей плазмидной ДНК деградирует, а другая за счет рекомбинации с гомологичным участком ДНК клетки-хозяина может включиться в хромосому или внехромосомную единицу.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©genew.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Рабочая программа
Методические указания
Практическая работа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Пояснительная записка
Общая характеристика
Учебное пособие
История развития
Общие сведения
Физическая культура
Теоретические аспекты
Практическое задание
Федеральное государственное
Техническое задание
Теоретическая часть
Направление подготовки
Самостоятельная работа
Дипломная работа
Общие положения
государственное бюджетное
Методическая разработка
Образовательная программа
квалификационная работа
Техническое обслуживание
Технологическая карта
Выпускная квалификационная
учебная программа
Решение задач
История возникновения
Методическое пособие
Краткая характеристика
Исследовательская работа
Рабочая учебная
Общие требования
Общая часть
Основная часть
История создания
Рабочая тетрадь
Метрология стандартизация
Техническая эксплуатация
Название дисциплины
Математическое моделирование
Организация работы
Современное состояние
Экономическая теория
Информационная безопасность
Государственное регулирование