Применение методов генетической инженерии для улучшения аминокислотного состава запасных белков растений

Векторы на основе ДНК-содержащих вирусов растений.

Виру­сы можно рассматривать как разновидности чужеродной нуклеи­новой кислоты, которые реплицируются и экспрессируются в клет­ках растений. Подавляющее большинство фитовирусов в качестве носителя генетической информации содержат РНК. Только 1 — 2 % вирусов, инфицирующих растения, относятся к ДНК-содержащим. Именно эти вирусы удобны для использования в технологии рекомбинантных ДНК, а также в качестве векторов.

Вирусные векторные системы имеют еще ряд преиму­ществ:

1 -малый размер генома (возможность легкой манипуляции вирусной ДНК)

2 - сильные промоторы, обеспечивающие эффек­тивную экспрессию чужеродных генов.

Однако вирусы в качестве векторов обладают и недостатками:

1- имеют небольшую емкость, патогенны и неспособ­ны встраиваться в хромосомы хозяина. Следовательно, часть вирусного генома, ответственная за упа­ковку в вирусные частицы, может быть удалена и замещена до­полнительной чужеродной ДНК.

2- Другой недостаток — отсутствие способности встраиваться в геном растительной клетки — удается обойти (по крайней мере для ВМЦК) благодаря специальному методическому приему — агроинфекции.

Методы прямого переноса генов в растение. Эти методы возник­ли благодаря появлению специфического объекта — изолирован­ных протопластов, т. е. клеток, лишенных целлюлозной стенки.

Методы прямого переноса генов довольно многочисленны:

1. Трансформация растительных протопластов. Осуществляется
благодаря комбинации методик кальциевой преципитации ДНК (CaCl2 + ПЭГ) и слияния протопластов. Для трансформации может быть исполь­
зован практически любой ДНК-вектор. Культуру протопластов на начальной стадии ее роста заража­
ют агробактериями, которые используют в качестве векторов.

2. Микроинъекции ДНК. Аналогичен методу микроинъекций
животных клеток. Этот метод можно рассматривать как наиболее
универсальный. Эффективность трансформации растительных кле-

ток — 10 —20 % независимо от типа вектора. Трансформация

не видоспецифична, возможен перенос генов в любое растение.

4. Электропорация. Метод основан на повышении проницаемо­
сти биомембран за счет действия импульсов высокого напряже­
ния. В результате молекулы ДНК проникают в клетки через поры в
клеточной мембране.

5. Упаковка в липосомы. Это один из методов, позволяющих
защитить экзогенный генетический материал от разрушения нук-
леазами растительной клетки. Липосомы — сферические тельца,
оболочки которых образованы фосфолипидами.

Решение проблемы создания новых форм растений подразуме­вает в первую очередь повышение качества синтезируемых расте­нием продуктов, которые определяют его питательную и техни­ческую ценность. В основном это касается запасных белков.

В большинстве случаев запасные белки растений имеют несба- лансированный для питания человека и животных аминокислотный состав.

Операции по получению трансгенных растений с улучшенным аминокислотным составом белка разделены на ряд этапов:

1) клонирование генов запасных белков;

2)выявление последовательностей ДНК, определяющих данный механизм;

3) целенаправленное из­менение последовательностей генов запасных белков для улучше­ния аминокислотного состава;

4) создание векторов, содержащих измененный ген;

5) введение модифицированных генов в растения.

Так, введение в геном пшеницы модифицированного гена проламина привело к активному синтезу модифицированного белка, а также повлияло на состав и уровень соответствующих запасных белков. В итоге улуч­шилось хлебопекарное качество пшеничной муки.

Дата добавления: 2015-06-25