Глик, Пастернак - Молекулярная биотехнология - 2002 (947307), страница 120
Текст из файла (страница 120)
Чтобь1 обеспечить спепифичность секреции, к гену лизоцима фага Т4 была «пришита» последовательность„ кодирующая сигнальный псптид а-амилазы ячменя, и ген помещен под траискрипционный контроль 358-промотора вируса мозаики цветной капусты, сигнала терминации транскрипции и сайта полиадснилирования.
Хотя ген лизоцима находился под контролсл~ столь сильного промотора, синтсзировалось лишь очень небольшое количество лизоцима. Однако трансгенные растения, геном которых содержал такую конструкцию, оказались устойчивыми к большим количествам Е сага!очага и в лабораторных условиях, и в оранжерее. В естественных условиях эти болсзнстворныс бактерии присутствуют в гораздо меньших количествах„чем те, которые ис- Генная инженерия растении: применение 403 Светоиндунируемая экспрессии химерного гена, введенного в 2">>гсоггала габасит с помощью Т1-плазмидного вектора 1.. Нег>С>а-багге!!а, О. Уао 5>св В>осе!5, >5.
МаспГ>ав1, М. Уао Моогави, .1. Яслей, М. Т1шхо, А. Сммпогс Ка>и>г 310> 115 — 120, 1984 ни, например а листьях или корнях, нли только на онрслеленной стадии разниц>я растения, например во время развития проростка, образованна плода или в условиях высокотемпературного стресса. Первый шаг к выведению таких растений бьш слелан Херрера-Ис>реллой с сотрулниками, которые сконструировали химерный > ен, содержащий слелук>щис элементы: 5'-фланкирующий участок > ена малой субъелиницы рибулозобисфосфат-карбоксилазы гороха; копирующий участок бактернального гена хдорамфеникол-ацетилтраисфсразы; 3 ->1>ланкируюн>ий участок гена нопалинсинтазы, солержаший сигналы терминации транскрипции и полиадснилиро- кислорода.
Разумно было предположить, что есин удастся создать раст.ння, толерантные к большим концентрациям радикалов кислорода, то такие растения смогут проти>юстоять различным неблагоприятным воздействиям. пользовались в лабораторных испытаниях, так что есть надежда, что упомянутая генетическая конструкция сможет обеспечить налсжпую защиту раст:ний. Кроме того, поскольку лизоцим лнзируст различные грамположнтельные н грамотрицательные бактерии, этот подход можно будсг использовать для зашиты растений от самых разных болезнетворных бактерий. Окислптельный стресс Наиболсс распространенным радикалом кислорола, прелставляющим опасность для растений, является супероксид-аннон. Фермент супсроксидлисмутаза нейтрализует это соединение, превращая ею в пероксид водорода, который в свою очередь прсврапгается в воду любой из множества клеточных псроксндаз нли каталаз !рис.
18.12К В одном из экспериментов были получены транс<1>ормированнь>е растения табака, несущие ген супсроксил-дисмутазы пол контролем 35В-промотора вируса мозаики цветной капусты. Онн синтезировали супсроксил-дисмугазу и были устойчивы к поврсждающему действию радикалов кислорода. У растений имеются несколько изоформ супероксид-дисмутазы. Сг>/Хп-супсрокснд-дис- Получение растений, противостоящих неблагоприятньзм воздействиям и старению В Отличис От бОлынинстВВ жиВОтных, растсния физически нс могут защитить себя от неблагоприятных воздействий со стороны окружающей срслы: высокои освещенности, ультрафиолетового облучения, вьюоких температур и концентрациии солей и т.
д., поэтому в процессе эволюции у них выработались физиологические механизмы противодействия эксцдемальным условиям. Одним из нежелательных последствий физиологического стресса является образование радикалов С разработкой Т1-плазмилной сис>емы трансформации рас>ений у исследователей появилась возможность введения в них чужеродных юноа с налью синтеза различных ценных белковых продуктов. Вначале большинство генов, вводимых в расппельпые клетки,нахолились пол транскрипцион вы и контролем сильного конститутивною 35В- промотора вируса мозаики цветной капусты или немного менее сильного конститутивного промотора гена нопалинсинтазы, солсржмлсюся в некоторых Т-ДНК.
Однако для получения растений с новыми полезными признаками час>о Г>ываст необходимо, чтобы спспифические белки синтезировались только в определенной тка- ванна х>РНК. Обычно ген малой субьелиннцы рибулозобисфосфаткарбоксилазы зкспрессируется только в зеленых или фотосинтезирующих тканях; как и ожидалось, зал же зкспрессировался ген хлорамфеникол-ацетилтрансферазы. Это была олна из первых рабе>г, показав>иих, что, несмотря на всю свою сложность, растительные промоторы способны обеспечивать синтез гетсроло>ичных белков в строго определенных тканях.
Внослелствии разнообразные растительные промоторы широко использовались лля регуляции экспрессии гетеролш ичных генов в трансгенных растениях в нужных тканях и на опрелеленных стадиях развития. 404 ГЛАВА ! 8 снсн -'н-сн сн он ! снз сн сн -'н-сн сно снз снз сц -.и-сн„соо ! сн 3 о — — '-:~ н,о,. ' „м~ Суваровсва-авсиуизз Кзтвтаза Рве. 18.12. Превращение супероксид-аниона в перок- сид водорода, а затеи в воду и кислород. мутазы содержатся главным образом в хлороиластах и в небольшом количестве в цитозолс. Мп-супсроксид-дисмугазы локализукпся в митохондриях, а нскоторыс растения синтезируют Ес-суисроксид-дисмугазу. Трансгенные растения табака, несушис кДН К хлоропластной Си/Хп-суисроксид-дисмутазы пол контролем 358-промотора вируса мозаики цветной ка~~усты, были гораздо более устойчивы к яркому свету, чем нстрансформированныс растения. Обна-, ружилось, что фотосинтстичсская активность у трансгенных растений сохранялась на 94% в условиях, при которых нетрансформированиые растения полностью се утрачивали.
Трансгепные растения, сзпггезируюи1ие Мп-супсроксиддисмугазу, аккумулирукнпуюся в хлоропластах, были в три-четыре раза менее чувствительны к поврсждающему действию озона, чем контрольные нетрансформированные. Повышение уровня супсроксид-дисмутазы лает еще одно преимуществкк растения становятся более устойчивыми к гербицилу метилвиологецу и к световому воздействию.
Супероксид-дисмутаза способствует также сохранению срезанных цветов при гранспортировкс. Их увядание тоже происходит в результате образования раликалов кислорода. Если бы удалось создать трансгенные растения, содержащие ген супероксид-дисмугазы, который нахолится пол контролем промотора, специфичного лля цветков, это могло бы отсрочить их увядание. Солевой стресс Многие расзения произрастают в регионах, гле часто бывают засухи или где сильно засолсна почва. Чтобы приспособиться к этим условиям, они синтезируют низкомолскулярныс иетоксичные вещества — осмоиротекторы. Эти вещества способствуют попющснию и удержанию воды, а также предотвращакц разрушение мак- ромолекул, присутствукниих в клетках растений, под действием высоких концентраций солей.
Осмоиротекгорами являются такие хорошо известные соединения, как сахара, спирты, пролин и четвертичиые соединения аммиака. Олним из высокоактивных Осмолитиков является бетаин, который накапливается в некоторых растениях во время засуки или при высокой засоленпости.
Некоторые важныс сельскохозяйственные культуры, в том числе картофель, рис, томаты, не способны накапливать бетаин. Защитить такие растения можно было бы введением в них генов, кодируюших ферменты биоси нтсза бетаина. Как у растений, так и у бактерий бетаин синтезируется из холина в лвс стадии (рис. 18.13). У таких растений, как шпинат, ~ превращение холина в бетаинальдегил катализирустся холинмонооксигсназой, а последующее превращение в бетаин — бстаи нальдегид-дегидрогеназой.
У бактерий типа Е. сей обе стадии катализируюгся одним ферментом — холиндегидрогеназой. Помому ири созлании солеустойчивых сортов табака была использована А. шгле1ас1елз лля трансформации растительных клеток вектором на основе Т)-плазмид, несущим ген ЬегА Е. сой, который кодирует холиндсгидрогеназу; ген находился под контролем 358-иромотора вируса мозаики Рвс. !8.13.!!рсвращеиие колина в бетаин. Генная инженерия рас1ений: применение 405 цветной капусты. Растения, в которых экспрессировался ген Ьеь4 Г,. сой, были на 80% болсс устойчивы к высоким концентрациям солей (примерно 300 мМ)„чем нстрансформированные контрольные. По-видимому, осмозащиту можно еще более повысить, если использовать для контроля экспрессии гена Ьев4 ткансс~ ка !ифический п)юмотор.
Адеаозвн СООН ! Б-адеяозялметяояяв СНз — 5 — Снз — Сну — С вЂ” Н! ~з 1 | Н АСС-сиятаза МН3 СОО / АСС-дезлмьааза С l ~ Н,С вЂ” СН, Мнз + СНз — Снз — С вЂ” СООН О АСС а-Кетовутират АСС-оксидаза СО, + НН, + НСООН Снз = СНз Этилен Ряс. !8.14. Ингибированяе биосинтеза этилена с гюмошькх генетических маияпуляпий. В норме 1-аминоциклопропан-1-карболовая кяслша (АСС) синтезируется из Б-аденозилметионина с помощью АСС-сяитазы„за.гсы АСС-оксидаза катазилярует его превращение в этилен. Синтез этилена можно блокировать, создав транс~сивые растения, синтезирующие аитисмысловые версии мРНК либо АСС-сигггазы, либо АСС-оксвдазы.
Можно также ввести в растение ген АСС-дезамявазы, которая конкурярует с АСС-оксилазой за свободныи АСС, каталнзируя образование аммиака я о-кетобугирата вместо этилена. Созревание плодов Серьезной проблемой при транспортировке фруктов и овоп1сй является их преждевременное созревание н размягчение. Установлено, что при созревании плодов в растениях актпвируются специфические гены, кодирующие ферменты нелл!олазу и полигалактуроназу, н если полавить экспрессию олного или нескольких из них, то созреванис может начаться позже. Д~|я инактивации указанных генов были созданы трансгснные растения, в которых синтсзировались антисмысловыс РНК-версии этих гегюв. При введении гена, кодируюшего антисмысловую полигалактуроназную РНК, в расз сния томата — культуры, ежегодно приносящей в СШЛ 1,3 млрд.
лолл. прибыли, — и количество соответствующей мРНК, и активность фермента уменьшились на 90%. Такие генетически трансформированные томаты известны как РЕЛЧК 8АЧК. 18 мая !994 г. Департамент по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметическил срелств СШЛ пришел к выводу, что томаты Р АЧК 8АЧК столь же безопасны, как н полученные обычным скрещиванием, а потому при их продаже пот необходимости указывать их происхождениеие. Регулятор роста растений этилен ннипирует экспрессию множества генов, ответственныл за созревание и старение плодов. Он синтезируется из 8-адснозилметионина с образованием промежуточного продукта, 1-аминоциклопропан-! -карбоновой кислоты (АСС) (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
