Перенос ДНК ( Т-ДНК ) двойная система представляет собой пару плазмид , состоящие из Т-ДНК , бинарного вектор и ВИРЫ хелпера плазмиды . [1] [2] Две плазмиды используются вместе (таким образом, бинарные [2] [3] ) для получения генетически модифицированных растений . Это искусственные векторы , полученные из природной Ti-плазмиды, обнаруженной у видов бактерий рода Agrobacterium , таких как A. tumefaciens . Двоичный вектор - это челночный вектор, так называемый, потому что он способен реплицироваться в нескольких хозяевах (например, Escherichia coli и Agrobacterium ).
Системы, в которых гены T-ДНК и vir расположены на отдельных репликонах, называются бинарными системами T-ДНК. Т-ДНК расположена в бинарном векторе (не-Т-ДНК область этого вектора, содержащая ориджин (ы) репликации, который может функционировать как в E. coli, так и в Agrobacterium , и гены устойчивости к антибиотикам, используемые для отбора на наличие бинарный вектор в бактериях, получивший название векторных скелетных последовательностей). Репликон, содержащий гены vir, стал известен как плазмида-помощник vir . Вир помощник плазмида считается разоружены , если она не содержит онкогенов , которые могут быть переданы на завод.
Компоненты двоичной системы
Бинарный вектор Т-ДНК
Существует несколько бинарных векторов, которые реплицируются в Agrobacterium и могут использоваться для доставки Т-ДНК из Agrobacterium в клетки растений. Часть Т-ДНК бинарного вектора фланкирована левой и правой пограничными последовательностями и может включать трансген, а также селектируемый маркер растения . Помимо Т-ДНК, бинарный вектор также содержит бактериальный селективный маркер и точку начала репликации (ori) для бактерий. [4]
Репрезентативные серии двоичных векторов перечислены ниже.
Ряд | Вектор | Год | Присоединение GenBank | Размер (пп) | Автономная репликация в Agrobacterium | Справка |
---|---|---|---|---|---|---|
pBIN | pBIN19 | 1984 | U09365 | 11777 | да | [5] |
pPVP | pPZP200 | 1994 г. | U10460 | 6741 | да | [6] |
ПКБ | pCB301 | 1999 г. | AF139061 | 3574 | да | [7] |
пКАМБИЯ | pCAMBIA-1300 | 2000 г. | AF234296 | 8958 | да | [8] |
pЗеленый | pGreen0000 | 2000 г. | AJ007829 | 3228 | Нет | [9] |
pLSU | ПЛСУ-1 | 2012 г. | HQ608521 | 4566 | да | [10] |
pLX | pLX-B2 | 2017 г. | KY825137 | 3287 | да | [11] |
Плазмида-помощник Vir
ВИР хелпер плазмида содержит Vir гены , которые возникли из плазмиды Ti из Agrobacterium . Эти гены кодируют серию белков, которые разрезают бинарный вектор на левой и правой пограничных последовательностях и облегчают перенос и интеграцию Т-ДНК в клетки и геномы растений, соответственно. [4]
Сообщалось о нескольких плазмидах-помощниках vir [12], а распространенными штаммами Agrobacterium , которые включают плазмиды-помощники vir, являются:
- EHA101
- EHA105
- АГЛ-1
- LBA4404
- GV2260
Разработка бинарных векторов Т-ДНК
Вектор pBIN19 был разработан в 1980-х годах и является одним из первых и наиболее широко используемых бинарных векторов. Вектор pGreen, который был разработан в 2000 году, представляет собой новую версию бинарного вектора, которая позволяет выбирать промоторы, селектируемые маркеры и репортерные гены. Другой отличительной особенностью pGreen является его значительное уменьшение размера (примерно с 11,7 КБ до 4,6 КБ) по сравнению с pBIN19, что увеличивает эффективность его преобразования . [13]
Наряду с более высокой эффективностью преобразования, pGreen был разработан для обеспечения целостности преобразования. Как pBIN19, так и pGreen обычно используют один и тот же выбираемый маркер nptII , но pBIN19 имеет выбираемый маркер рядом с правой границей, а pGreen - рядом с левой границей. Из-за разницы в полярности левой и правой границ правая граница Т-ДНК попадает в растение-хозяин первой. Если селектируемый производитель находится рядом с правой границей (как в случае с pBIN19) и процесс трансформации прерывается, полученное растение может иметь экспрессию селектируемого маркера, но не содержать Т-ДНК, дающую ложноположительный результат. Вектор pGreen имеет селектируемый маркер, входящий в хозяина последним (из-за его расположения рядом с левой границей), поэтому любая экспрессия маркера приведет к полной интеграции трансгена. [4]
Векторы на основе pGreen не являются автономными и не будут реплицироваться в Agrobacterium, если pSoup отсутствует. Серии небольших бинарных векторов, которые автономно реплицируются в E. coli и Agrobacterium, включают:
Рекомендации
- ^ Ли LY, Gelvin SB (февраль 2008). «Бинарные векторы и системы Т-ДНК» . Физиология растений . 146 (2): 325–32. DOI : 10.1104 / pp.107.113001 . PMC 2245830 . PMID 18250230 .
- ^ а б Hoekema A, Hirsch PR, Hooykaas PJ, Schilperoort RA (май 1983 г.). «Стратегия бинарного растительного вектора, основанная на разделении vir- и T-области Ti-плазмиды Agrobacterium tumefaciens ». Природа . 303 (5913): 179–180. Bibcode : 1983Natur.303..179H . DOI : 10.1038 / 303179a0 . S2CID 4343344 .
- ^ «Насколько я помню,« двоичный »относится к интересующей функции, разделенной на две части, кодируемые двумя отдельными плазмидами, а не двумя бактериальными хозяевами: мы использовали термин« челночные векторы »для обозначения свойства множественных хозяев». (PR Hirsch, личное сообщение Т. Тоулу, 27 февраля 2013 г.)
- ^ а б в Слейтер А., Скотт Н., Фаулер М. (2008). Биотехнология растений - генетические манипуляции с растениями . Нью-Йорк: Oxford University Press Inc.
- ^ Беван М. (ноябрь 1984 г.). «Бинарные векторы Agrobacterium для трансформации растений» . Исследования нуклеиновых кислот . 12 (22): 8711–21. DOI : 10.1093 / NAR / 12.22.8711 . PMC 320409 . PMID 6095209 .
- ^ Hajdukiewicz P, Svab Z, Maliga P (сентябрь 1994 г.). «Небольшое универсальное семейство pPZP бинарных векторов Agrobacterium для трансформации растений». Молекулярная биология растений . 25 (6): 989–94. DOI : 10.1007 / BF00014672 . PMID 7919218 . S2CID 9877624 .
- ^ а б Сян Ц., Хан П, Лутцигер И., Ван К., Оливер Д. Д. (июль 1999 г.). «Мини-бинарная векторная серия для трансформации растений». Молекулярная биология растений . 40 (4): 711–7. DOI : 10.1023 / а: 1006201910593 . PMID 10480394 .
- ^ «Список унаследованных векторов pCAMBIA - Камбия» . Проверено 10 августа 2020 .
- ^ Хелленс Р.П., Эдвардс Э.А., Лейланд Н.Р., Бин С., Муллино П.М. (апрель 2000 г.). «pGreen: универсальный и гибкий бинарный вектор Ti для опосредованной Agrobacterium трансформации растений». Молекулярная биология растений . 42 (6): 819–32. DOI : 10.1023 / а: 1006496308160 . PMID 10890530 .
- ^ а б Ли С., Су Джи, Лассер Э., Агазаде М.А., Мурай Н. (май 2012 г.). «Малые высокоурожайные бинарные Ti-векторы pLSU с сонаправленными репликонами для опосредованной Agrobacterium tumefaciens трансформации высших растений». Растениеводство . 187 : 49–58. DOI : 10.1016 / j.plantsci.2012.01.012 . PMID 22404832 .
- ^ а б Pasin F, Bedoya LC, Bernabé-Orts JM, Gallo A, Simón-Mateo C, Orzaez D, García JA (октябрь 2017 г.). «Множественная доставка Т-ДНК к растениям с использованием новых мини-бинарных векторов с совместимым происхождением репликации». Синтетическая биология ACS . 6 (10): 1962–1968. DOI : 10.1021 / acssynbio.6b00354 . PMID 28657330 .
- ^ Hellens R, Mullineaux P, Klee H (октябрь 2000 г.). «Технический фокус: руководство по бинарным Ti-векторам Agrobacterium». Тенденции в растениеводстве . 5 (10): 446–51. DOI : 10.1016 / s1360-1385 (00) 01740-4 . PMID 11044722 .
- ^ «pGreen в Интернете» . www.pgreen.ac.uk .