Экспрессия чужеродных генов в растения

Эксперименты по экспрессии чужеродных генов в растениях [c.382]

К преимуществам векторных систем на основе вирусов можно отнести следующие малый размер генома, что дает возможность легко манипулировать вирусной ДНК высокая копийность вирусной ДНК в клетках зараженных растений (до 50 ООО на клетку) наличие сильных промоторов, которые могут обеспечить эффективную экспрессию чужеродных генов. [c.57]

При экспрессии чужеродных генов в геноме растений возникает ряд проблем. [c.63]

Определение содержания или активности продуктов, кодируемых перенесенным геном, представляет собой наиболее прямой способ изучения экспрессии чужеродных генов в трансформированных тканях растений. Многие промоторы и предполагаемые регуляторные последовательности изучали путем со- [c.308]

Продукция рекомбинантных белков в растениях имеет ряд потенциальных преимуществ перед другими системами экспрессии чужеродных генов. Растительные системы более дешевы по сравнению с культивированием в биореакторах (ферментерах). Все, что требуется для нормальной жизнедеятельности растений, — это минеральные соединения, содержащиеся в почве, вода, энергия солнечного света и углекислый газ. [c.468]

После того как методика трансформации растений была полностью отработана, исследователи стали пытаться вводить различные растительные и бактериальные гены в клетки самых разных растений. Трансформированные растения проверяли на способность к синтезу чужеродного белка, проводили физиологические исследования, чтобы определить, как присутствие этого белка сказывается на всем растении. Во многих ранних экспериментах использовали промоторы, контролирующие конститутивную экспрессию в ряде растительных клеток. Не так давно были выделены и охарактеризованы растительные промоторы, контролирующие экспрессию чужеродных белков в специфических клетках на определенных стадиях роста и развития растения. Например, вместо сильного конститутивного 358-промотора вируса мозаики цветной капусты, функционирующего во всех растительных тканях в течение всей жизни растения, ис- [c.382]

Вводя в геном растений чужеродные гены и обеспечивая их экспрессию, можно относительно быстро создавать новые сорта растений. Уже получены трансгенные растения, устойчивые к неблагоприятным условиям окружающей среды, к насекомым-вредителям, вирусам, гербицидам, окислительному и солевому стрессам. Выведены культуры с необычной окраской цветков, растения, имеющие более высокую пищевую ценность, растения с измененным вкусом плодов и т. д. Некоторые растения удалось модифицировать так, что они стали своеобразными фабриками по крупномасштабному синтезу ценных белков, например антител. Многочисленные трансгенные растения с измененными свойствами и повышенной пищевой ценностью прошли успешную проверку в лабораторных, а некоторые из них — в полевых условиях. К настоящему времени на рынок поступило лишь небольшое число генетически модифицированных растений, однако можно с уверенностью сказать, что в будущем они займут на нем достойное место. [c.413]

ЭКСПРЕССИЯ (ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ) ЧУЖЕРОДНЫХ ГЕНОВ В ГЕНОМЕ РАСТЕНИЙ [c.63]

Процессе развития или при изменении условий окружающей среды. Более того, в трансгенных растениях отпадает необходимость в разграничении экспрессии чужеродного и хозяйского генов. [c.310]

ЭКСПРЕССИЯ И НАСЛЕДОВАНИЕ ЧУЖЕРОДНЫХ ГЕНОВ, ВВЕДЕННЫХ В РАСТЕНИЯ В СОСТАВЕ Т-ДНК [c.466]

Высокий уровень экспрессии встроенного гена, быстрая аккумуляция значительных количеств чужеродного белка и вследствие этого простота его очистки делают вирусы растений привлекательными векторами для переноса генов. Вирусы растений имеют более широкий круг хозяев, чем агробактерии, что позволяет экспрессировать ген в разных видах растений с помощью одной и той же векторной конструкции. Кроме того, если антиген многократно экспонирован на поверхности вирусных частиц, его иммуногенность с)Ш] ественно повышается. В качестве носителей для антигенных пептидов используют белки оболочки вирусов табачной мозаики, мозаики коровьего гороха, мозаики вигны китайской, мозаики люцерны и некоторых других вирусов. [c.475]

Как видим, векторная система вирусов растений имеет определенные преимущества перед трансгенными растениями. Однако при создании вирусов, экспонирующих на поверхности своих частиц чужеродные пептиды, существует ограничение на размер такого пептида. Максимальный размер встройки, при котором процесс сборки вирусных частиц еще не нарушается, для вируса табачной мозаики составляет 25 АК, а для вируса мозаики люцерны — 37 АК. Кроме того, вирусная система не обеспечивает наследования растениями экзогенной РНК продукция вируса и экспрессия встроенного целевого гена возможна только в инфицированных растениях в ограниченный промежуток времени. Главным недостатком вирусной системы экспрессии в растениях является опасность распространения этих вирусов в окружающей среде насекомыми, механическими (контактными) и другими способами. Поэтому требуются жесткие меры контроля за инфицированными растениями. [c.479]

Введение гена и его экспрессия в геноме растения-реципиента. Проблема переноса чужеродных генов в геном растений существенно облегчается в связи с обнаружением Т1-плазмид почвенных агробактерий AgroЪa terium Ште/ааепз, позволяющих вводить чужеродные гены в геном двудольных и некоторых однодольных растений. В последнее время довольно широко, особенно для трансформации клеток однодольных растений, используется метод биобаллистической трансформации. Важно обеспечить экспрессию чужеродного гена в геноме растения-реципиента и стабильное наследование признака в поколениях. Экспрессия введенного гена зависит от ряда причин, в том числе от места интеграции гена в геном растения, последующего метилирования промоторной области и введенного гена и т.п. [c.50]

В заключение следует отметить, что хотя векторы на основе вирусов редко применяются для трансформации растений, вирусные промоторы, и прежде всего промотор 35S-PHK aMV, широко используется для экспрессии чужеродных генов в других векторных системах. Промотор 35S-PHK вируса мозаики цветной капусты является сильным промотором, кроме того, он активен не только в клетках крестоцветных, но и в клетках других семейств, не проявляет тканеспецифичности и экспрессируется во всех клетках трансформированного растения. [c.57]

Для выявления экспрессии чужеродных генов на ранних стадиях получения трансгенных растений используют маркеры экспрессии —репортерные гены. Продукты генов-репортеров обычно легко детектируются с помощью простых методов. Наиболее широко используемый ре-портерный ген GUS кодирует фермент -глюкуронидазу и при добавлении субстрата расщепляет его с получением соединения,окрашенного в 64 [c.64]

В трансформированных таким способом клетках, идентифицируемых по экспрессии маркерного гена, введенная ДНК зачастую экспрессируется лишь кратковременно. Пока чужеродная ДНК не встроится в геном растения, она с большой вероятностью утрачивается при делении трансформированных клеток. [c.381]

Вначале чужеродные гены вводили в ДНК хлоропластов в составе плазмидного вектора, несущего неселективную чужеродную ДНК и селективный маркер, например ген устойчивости к антибиотику, фланкированные специфическими последовательностями хлоропластной ДНК (рис. 17.7). Такая стратегия была весьма эффективной, однако нередко селективный маркер мешал экспрессии фланкирующих хлоропластных генов. Чтобы решить эту проблему, разработали стратегию, в которой селективный маркер и чужеродный ген не были физически связаны друг с другом. Для этого растения табака трансформировали смесью одинаковых количеств двух разных плазмид одна содержала селективный маркер (ген устойчивости к спектиномицину), фланкированный ДНК из одного участка хлоропластной ДНК, а вторая — чужеродный ген (ген устойчивости к канамицину), фланкированный последовательностями из другого участка [c.385]

Для обеспечения экспрессии чужеродньгх генов, введенных в растительные клетки, использовали растительные промоторы. Различные промоторы, функционирующие только в определенньгх растительных тканях или на определенной стадии развития растения, идентифицировали по экспрессии репортерного гена без промотора после его интеграции в хромосомную ДНК растения. Были разработаны методы встраивания чужеродных генов непосредственно в хлоропластную или митохондриальную ДНК так, чтобы кодируемый белок синтезировался прямо в этих органеллах. И наконец, для того чтобы успокоить общественность, были разработаны методы удаления маркерных генов из трансгенных растений. [c.387]

Трансгенные растения, трансформированные сильно измененным геном протоксина, синтезировали в 100 раз больще токсина, чем растения, трансформированные геном дикого типа, при этом наблюдалась прямая корреляция с увеличением инсектицидной активности. Полученные данные позволяют надеяться, что аналогичным образом удастся повысить уровень экспрессии в растениях множества других чужеродных генов. [c.392]

В некоторых случаях для тестирования последовательностей чужеродного гена в трансформированной ткани можно использовать метод дот-блоттинг-гибридизации ДНК. Изучение организации чужеродной ДНК, встроенной в геном растения, лучше всего начинать с блоттинг-гибридизации по Саузерну (гл.5 и разд. 6.2). Данный метод позволяет определить копийность встроенных последовательностей ДНК, выяснить, расположены ли эти многочисленные вставки тандемно либо рассеяны по геному, а также оценить стабильность этой ДНК в поколении Fl трансформированных растений. Весьма важно получить как можно больше данных о строении и расположении перенесенных генов в геноме трансформированного растения, поскольку от этого в значительной степени может зависеть их экспрессия и наследуемость. Для подробного анализа организации чужеродной и окружающей ее ДНК требуются такие методы выде- [c.236]

Таким образом, трансгенная система хлоропластов позволяет достичь высокой дозы чужеродного гена, что при правильно сконструированном трансгене обеспечивает очень эффективную продукцию целевого белка. Более того, способность пластид осуществлять экспрессию оперонов позволяет создавать искусственные опероны (см. рис. 19.15) и в перспективе — вводить новые метаболические пути в растения, улучшая их потребительские свойства. Важной особенностью пластид является то, что они передаются по материнской линии и обычно не содержатся в пыльце. Поэтому транспластомные растения по сравнению с обычными трансгенными растениями более безопасны для окружающей среды, так как в них предотвращается неконтролируемое распространение трансгена в другие растения. Поскольку интеграция [c.483]

Для идентификации трансформированных клеток необходимо уметь обнаруживать чужеродную ДНК, интегрировавшую в геномную ДНК растения. Более того, при исследовании сигналов регуляции транскрипции и их функций в специфических растительных тканях (листьях, корнях или цветках) зачастую важно уметь количественно оценивать уровень экспрессии гена, кодирующего легко идентифицируемый продукт. Все это требует применения репортерных генов, которые позволяют либо проводить отбор трансформированных клеток, либо оценивать активность кодируемого ими фермента. Было протестировано несколько разных генов, которые можно использовать как доминантные селективные маркеры, и генов, чей белковый продукт можно обнаружить с помощью специфических методов (табл. 17.4). Поскольку многие из ренортерных генов имеют бактериальное происхождение, они были снабжены регуляторными последовательностями, обеспечивающими их экспрессию в растительных клетках. Проводя отбор по доминантному маркеру, можно получить культуру, содержащую только трансформированные клетки. Так, в присутствии канамицина выживают только клетки растений, синтезирующих активную неомицинфосфо-трансферазу. [c.381]

Конъюгативный перенос бактериальных генов в клетки животных. Перенос генов во время конъюгации бактериальных клеток, когда мужские и женские клетки вступают в контакт друг с другом через объединяющий их цитоплазматический мостик, является широко распространенным и хорошо изученным генетическим явлением [224, 225]. Недавно была продемонстрирована возможность конъюгативного переноса ДНК из бактериальных клеток в культивируемые клетки животных [226]. В этой серии экспериментов В.Л. Ватерсу удалось показать, что гены устойчивости к антибиотикам, находящиеся в составе конъюгатив-ной плазмиды Е. соН, переносятся с низкой частотой в клетки яичников китайских хомячков СНО К1 из бактериальных клеток, давая возможность клеткам-реципиентам выживать на селективной среде в присутствии соответствующих антибиотиков. При этом не происходило поглощения бактериальных клеток клетками животных посредством эндоцитоза, и перенос имел место в присутствии ДНКазы в питательной среде, что исключало непосредственный захват ДНК клетками из культуральной жидкости. Чужеродная ДНК реплицировалась в клетках животных, а экспрессия генов генетических маркеров происходила лишь в том случае, если гены находились под контролем эукариотических промоторов. Хотя конъюгативный перенос генов бактерий в клетки дрожжей, а также растений (Ti-плазмиды) известен давно, обсуждаемая работа впервые продемонстрировала возможность непосредственного обмена генами между бактериями и клетками высших животных. В том случае, если данный процесс удастся оптимизировать, у генной инженерии появится дополнительная возможность введения очень больших молекул ДНК в клетки животных, в том числе и в целях генотерапии. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология