Русская Википедия:Agrobacterium
Шаблон:Группа таксоновШаблон:Заголовок курсивом
AgrobacteriumШаблон:Ref-la — группа грамотрицательных бактерий, впервые выделенная как самостоятельный род Г. Дж. Конном в 1942 году. Представители рода способны к горизонтальному переносу генов при помощи которого вызывают опухоли у растений. Наиболее исследованным и хорошо изученным видом этого рода является Agrobacterium tumefaciens. Agrobacterium широко известен своей способностью осуществлять взаимообратный перенос ДНК между собой и растениями. Благодаря этому свойству представители этого рода стали важным инструментом генной инженерии.
Род Agrobacterium гетерогенен по своему составу. В 1998 году была проведена реклассификация, в результате которой всех представителей Agrobacterium разделили на четыре новых рода: Ahrensia, Pseudorhodobacter, Ruegeria и Stappia[1][2]. Однако, более поздние исследования 2001—2003 годов пришли к выводу, что большую часть видов следует причислить к роду Rhizobium[3][4][5].
Патогены растений
A. tumefaciens вызывает образование у растений злокачественных опухолей — галл. Обычно они возникают в месте смыкания корня и побега. Такие опухоли возникают в результате конъюгационного переноса бактериальной Ti-плазмиды (Т-ДНК) в клетки растения. Близкородственный вид A. rhizogenes также вызывает корневые опухоли и обладает специальной Ri-плазмидой (Шаблон:Lang-en — индуцирующая корни). Хотя таксономическое положение Agrobacterium постоянно пересматривается, всё же можно разделить этот род на три биовара: A. tumefaciens, A. rhizogenes и A. vitis. Штаммы в группе A. tumefaciens и A. rhizogenes могут обладать либо Ti либо Ri-плазмидой, в то время как штаммы из группы A. vitis, обычно поражающие только виноград, несут Ti-плазмиду. Из природных образцов были выделены штаммы не относящиеся к Agrobacterium, которые несли Ri-плазмиду, а лабораторные исследования показали, что штаммы не относящиеся к Agrobacterium также могут нести Ti-плазмиду. Многие природные штаммы Agrobacterium не обладают ни Ti ни Ri-плазмидой и, поэтому, не являются вирулентными.
Плазмидная T-ДНК полуслучайным образом внедряется в геном клетки хозяина[6], и происходит экспрессия генов, ответственных за образование опухоли, что в конечном итоге приводит к образованию галла. T-ДНК содержит гены, кодирующие ферменты, необходимые для синтеза нестандартных аминокислот, обычно октопина или нопалина. Здесь же закодированы ферменты для синтеза растительных гормонов ауксина и цитокинина, а также для биосинтеза разного рода опинов, которые обеспечивают бактериям источник углерода и азота, недоступный для других микроорганизмов. Такая стратегия даёт Agrobacterium селективное преимущество[7]. Изменение гормонального баланса растения, приводит к нарушению деления клеток и образованию опухоли. Соотношение ауксина к цитокину определяет морфологию опухоли (корнеобразная, бесформенная или побегообразная).
Патогены человека
Хотя обычно Agrobacterium инфицирует только растения, он может вызывать оппортунистические заболевания у людей с ослабленным иммунитетом[8][9], но пока нет данных указывающих на его опасность для здоровых индивидов. Самое раннее сообщение о заболевании человека, вызванном Agrobacterium radiobacter, сделал Доктор Дж. Р. Кейн из Шотландии (1988)[10]. Более поздние исследования подтвердили, что Agrobacterium поражает и генетически трансформирует некоторые виды человеческих клеток и способен вводить T-ДНК в клеточный геном. Исследование проводилось с использованием культуры человеческой ткани, поэтому не было сделано каких либо оценок о патогенности этого организма для человека в природе[11].
Использование в биотехнологии
Шаблон:See also Способность Agrobacterium переносить свои гены в растения и грибы используется в биотехнологии, в частности в генетической инженерии с целью улучшения производительности растений. Обычно для этих целей используются модифицированные Ti или Ri плазмиды. Сначала плазмиду 'обезвреживают', удаляя гены, вызывающие развитие опухоли; единственная необходимая для процесса переноса часть T-ДНК это два маленьких (25 пар оснований) краевых повтора. Для успешной трансформации необходим по крайней мере один такой повтор. Марк Ван Монтегю и Джозеф Шелл из Гентского университета (Бельгия) открыли механизм переноса генов между Agrobacterium и растениями, что привело к созданию методов по изменению ДНК Agrobacterium с целью эффективной доставки генов в клетки растений[12][13]. Команда исследователей под руководством Доктора Мэри-Делл Чилтон впервые продемонстрировала, что удаление генов вирулентности не оказывает неблагоприятного воздействия на способность Agrobacterium вводить своё ДНК в растительный геном (1983).
Гены, которые будут введены в растительную клетку клонируют в специальный вектор для трансформации растений, который состоит их участка T-ДНК обезвреженной плазмиды и селективного маркёра (например, гена устойчивости к антибиотику), который позволяет осуществлять отбор растений, успешно прошедших трансформацию. Далее, трансформированные растения выращивают в среде с антибиотиком, и те из них, кто не несёт Т-ДНК и ген устойчивости в своём геноме, погибнут.
Трансформация с использованием Agrobacterium можно осуществить двумя путями. Протопласты или листовые пластинки инкубируются с Agrobacterium, а затем целое растение регенируруют, используя метод культуры тканей. Стандартный метод для трансформации Arabidopsis — это метод окунания цветка: цветы окунают в культуру Agrobacterium, и бактерии трансформируют половые клетки, которые производят женские гаметы. Затем, полученные семена можно проверить на устойчивость к антибиотику (или отбирать используя любой другой маркёр). Альтернативным методом является агроинфильтрация, когда раствор с культурой бактериальных клеток вводят в лист через устьица.
Agrobacterium не поражает все виды растений, но существует несколько других эффективных техник для трансформации, например генное ружьё.
Agrobacterium входит в список источников генетического материала, использованного для создания следующих ГМО в США[14]:
- Соя
- Хлопок
- Кукуруза
- Сахарная свёкла
- Люцерна посевная
- Пшеница
- Рапс
- Ползучая полевица (кормовая культура)
- Рис (Золотой рис)
Виды
Примечания
Внешние ссылки
- Шаблон:Статья
- Current taxonomy of Agrobacterium species, and new Rhizobium names.
- Agrobacteria is used as gene ferry — Plant transformation with Agrobacterium.
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:СтатьяШаблон:Недоступная ссылка
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ The FDA List of Completed Consultations on Bioengineered Foods Шаблон:Wayback Шаблон:Webarchive
- ↑ Шаблон:LPSN
- ↑ Шаблон:LPSNШаблон:V.
- ↑ Шаблон:LPSNШаблон:V.
- ↑ Шаблон:LPSNШаблон:V.
- ↑ Шаблон:LPSNШаблон:V.
- ↑ Шаблон:LPSNШаблон:V.
