Нокаута мох является мох растение , в котором один или более конкретные гены , которые удалены или инактивированы ( « нокаут ») с помощью генной нацеливания . После делеции гена нокаутный мох утратил признак, кодируемый этим геном. Таким образом, можно сделать вывод о функции этого гена. Этот научный подход называется обратной генетикой, поскольку ученый хочет разгадать функцию определенного гена. В классической генетике ученый начинает с интересующего фенотипа и ищет ген, вызывающий этот фенотип. Нокаутные мхи актуальны для фундаментальных исследований в биологии, а также в биологии.биотехнология .
Научное обоснование [ править ]
Нацеленная делеция или изменение генов зависит от интеграции цепи ДНК в конкретном и предсказуемом положении в геном клетки-хозяина. Эта цепь ДНК должна быть сконструирована таким образом, чтобы оба конца были идентичны этому конкретному локусу гена . Это предпосылка для эффективной интеграции посредством гомологичной рекомбинации (HR). По сути, мышка-нокаут устроена таким же образом. До сих пор этот метод гена ориентации в наземных растениях были проведен в мхах Physcomitrella patens и Ceratodon ригригеизе , [2] , так как в этом не-семенах растенияУ видов эффективность ГР на несколько порядков выше, чем у семенных растений . [3]
Нокаутные мхи хранятся и распространяются в специализированном биобанке , Международном центре запаса мха .
Метод [ править ]
Для целенаправленного изменения генов мха ДНК-конструкцию необходимо инкубировать вместе с протопластами мха и полиэтиленгликолем (ПЭГ). Поскольку мхи являются гаплоидными организмами, регенерирующие волокна мха ( протонемы ) могут быть непосредственно проанализированы на генное нацеливание в течение 6 недель с использованием методов ПЦР . [4]
Примеры [ править ]
Отделение хлоропластов [ править ]
Первая научная публикация об идентификации функции до сих пор неизвестного гена, использующего нокаутный мох, появилась в 1998 году и была автором Ральфа Рески с соавторами. Они удалили ген ftsZ и, таким образом, функционально идентифицировали первый ключевой ген для деления органеллы у любого эукариота . [5]
Модификации белков [ править ]
Путем нокаута нескольких генов были сконструированы растения Physcomitrella , у которых отсутствует специфичное для растений гликозилирование белков, важная посттрансляционная модификация . Эти нокаутные мхи используются для производства сложных биофармацевтических препаратов в области молекулярного земледелия . [6]
Коллекция мутантов [ править ]
В сотрудничестве с химической компанией BASF Ральф Рески и его сотрудники создали коллекцию нокаутных мхов, которая используется для идентификации генов. [1] [7]
Ссылки [ править ]
- ^ а б Эгенер, Таня; Гранадо, Хосе; Гиттон, Мари-Кристин; Хохе, Аннетт; Холторф, Хауке; Lucht, Jan M; Ренсинг, Стефан А; Шлинк, Катя; Шульте, Юлия; Шуин, Габриэле; Циммерманн, Сюзанна; Дювениг, Эльке; Рак, Бодо; Рески, Ральф (2002). «Высокая частота фенотипических отклонений у растений Physcomitrella patens, трансформированных библиотекой генных нарушений» . BMC Plant Biology . 2 : 6. DOI : 10,1186 / 1471-2229-2-6 . PMC 117800 . PMID 12123528 .
- ^ Mittmann, F; Dienstbach, S; Weisert, A; Форрайтер, К. (июнь 2009 г.). «Анализ семейства генов фитохромов у Ceratodon purpureus с помощью нацеливания на гены выявляет первичный фитохром, ответственный за фото- и поляротропизм». Planta . 230 (1): 27–37. DOI : 10.1007 / s00425-009-0922-6 . PMID 19330350 .
- ^ Рески, Ральф (1998). «Физкомитрелла и арабидопсис: Давид и Голиаф обратной генетики». Тенденции в растениеводстве . 3 (6): 209–10. DOI : 10.1016 / S1360-1385 (98) 01257-6 .
- ^ Рейнхард, Кристина; Шуин, Габриэле; Рески, Ральф; Хохе, Аннетт; Эгенер, Таня; Lucht, Jan M .; Холторф, Хауке (2004). «Усовершенствованная и высоко стандартизованная процедура трансформации позволяет эффективно продуцировать единичные и множественные целевые гены, нокаутные в мхе Physcomitrella patens». Текущая генетика . 44 (6): 339–47. DOI : 10.1007 / s00294-003-0458-4 . PMID 14586556 .
- ^ Стрепп, Рене; Шольц, Сиркка; Крузе, Свен; Спет, Волкер; Рески, Ральф (1998). «Нокаут ядерного гена растений показывает роль в делении пластид гомолога белка FtsZ деления бактериальных клеток, тубулина предков» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (8): 4368–4373. Bibcode : 1998PNAS ... 95.4368S . DOI : 10.1073 / pnas.95.8.4368 . JSTOR 44902 . PMC 22495 . PMID 9539743 .
- ^ Копривова, Анна; Стеммер, Кристиан; Альтманн, Фридрих; Хоффманн, Аксель; Коприва, Станислав; Горр, Гилберт; Рески, Ральф; Декер, Ева Л. (2004). «Целенаправленные нокауты Physcomitrella, лишенные специфичных для растений иммуногенных N-гликанов». Журнал биотехнологии растений . 2 (6): 517–23. DOI : 10.1111 / j.1467-7652.2004.00100.x . PMID 17147624 . S2CID 4645132 .
- ^ BASF и Фрайбургский университет будут сотрудничать в области биотехнологии растений
