Глик, Пастернак - Молекулярная биотехнология - 2002 (947307), страница 123
Текст из файла (страница 123)
Этот белок вполне может служить заменителем сахара, облалающим еще и тем преимуществом, что, не являясь уп>сводом, оп нс должен оказывать вредного воздействия на метаболизм. Монеллин — это двухцспочсчный димер; А- цепь состоит из 45 аминокислотных остатков, В-цепь — из 50. Цепи связаны между собой слабыми нековалентпыми связями, и это ограничивает его применение в качестве подсластителя, поскольку при нагревании в процессе приготовления пищи или под действием кислот (например, лимонной или уксусной) он легко диссоциирует и теряет свои вкусовые качества.
Зада са создания трансгш>ных растений или микроорганизмов, способных синтезировать монеллин, усложняется тем, что необходимо клопировать и координированно экспрессировать два отдельных гена. Чтобы решить эту проблему, был химически синтезирован ген монеллина, кодирующий А- и В-цепи как один полипептид. Были созданы трансгепные растения томата и салата, синтезирующие химерный белок. Для этого использовали два разных промотора. В случае томатов это был Ей-промотор, специфичный лля плодов и акти визирующийся в самом начале их созревания. В растениях салата ген находился под контролем 355-промотора вируса мозаики цветной капусты.
В обоих случаях использовались сайты терминации 4!2 ГЛЛВЛ !8 транскрипции/полиадш|илирования гена попалиисинтазы в составе Т)-плазмиды. Синтетический ген моиеллина вводили в растительные клетки иифицироваиием их А. йлпе)асlенж используя коицтегративиую векторную систему иа основе Т)-плазмид. Моиеллии был обнаружен в зрелых и частично зрелых плодах и в листьях салата, цо ие в зеленых помидорах, при этом его содержание в томатах повьппалось при резком повышении концентрации растительного гормона этилена. Сообщения о всесторонних испытаниях вкусовых качеств ~ еиетически подслащенных пищевых продуктов пока отсутствуют, ио если результаты окажутся положительными, то описанный способ подслащепия плодов можно будет использовать для многих культур.
Растения как биореакторы Растения лают большое количество биомассы, а выращивание их цс составляет труда, поэтому разумно было попытаться создать трансгепные растения, способные синтезировать коммерчески ценные белки и химикаты. В отличие от рекомбииаитиых бактерий, которых культивируют в болыпих биореакторах (при этом необходимы высококвалифицированный псрсоиал и дорогостоящее оборудование), лля вырашивация сельскохозяйственных культур ие нужно больших средств и квалифицированных рабочих.
Основная проблема, которая может возникнуть при использовании растений в качестве биорсакторов, будет связана с выделением продукта введенного гена из массы растительной ткани и сравнительной стоимостью производства нужного белка с помощью транс- генных растений и микроорганизмов. Уже созданы экспериментальные установки по получению с помощью растений моиоклоиальиых антител, функциональных фрагментов антител и полимера поли-р-гидроксибутирата, из которого можно изготавливать материал, подверженный биодеграаации. Антитела Производство антител и их фрагментов с помощью трацсгениых растений имеет ряд преимуществ перед их синтезом в клетках рекомбипаптпых микроорганизмов. Трансформация растений носит стабильный характер, чужеродная ДН К практически необратимо встраивается в растительный геном, в то время как большииство микроорганизмов трансФормируются плазмилами.
которые могут утрачиваться в ходе длительной или крупномасштабной фермеитацип. Кроме того, процессииг и укладка чужеродных белков в растениях аналогичны таковьгм в животных клетках, в то время как в бактериях процессииц укладка и посттраисляциоипые модификации эукариотических белков затруднены.
Кроме того, крупномасштабное выращивание растений пе требует больших затрат и ие лимитируется возможностями процессов ферментации. И наконец, можно создать условия, при которых чужеродные белки будут синтезироваться в семенах, где их целостность ие нарушится длительное время. Пол циеры Крупномасштабный бактериальпый синтез поли-р-гидроксибутирата, полимера, из которого получают пластик, подвержсипый биоде- градации, обходится довольно дорого. Г!оэтому интересно было выяснить, можно ли получать этот полимер с помоппю трапсгепиых растений.
В бактериях типа А(са12еенех еиг«орйиз поли-р-гидроксибутират синтезируется из ацетил-СоЛ в три стадии, катализируемые тремя ферментами (см. рис. ! 2.22), гены которых входят в Один Оперон. Растеиия неспособны процессировать траискрипт опероиа с более чем одним геном, поэтому каждый из генов был клопировап по отдельности и встроен в хлоропластиую ДИК растения АгаЬЫорз!х !на!!аиа. Хлоропласты были выбраны потому, что, как показали выполненные ранее эксперименты, в питоплазме цолимср синтезировался в небольшом количестве, при этом большинство растений были чахлыми. Кроме того, в хлоропластах может накапливаться другои биополимер — крахмал. К каждому из трех генов поли-р-гидроксибутирата были присоединены Фрагменты ДНК, кодирующие хлоропластиую сигнальную последовательность малой субъединицы рибулозобисфосфат-карбоксилазы гороха, и кажлый геи был помещен под транскриппиоииый контроль 35$-промотора вируса мозаики цветной капус- Водорастнорнный белок, н — нюнрнсукнннд нголндонаэннн М-конон ЛИТЕРАТУРА Масляное нндьне ты.
Гены были введены в растения А. Яа!1апа в составе бинарных векторов на основе Т1- плазмид. Два трансгснных растения, каждое со своим чужеродным геном, скрещивали, чтобы получить растения с двумя чужеродными генами, включенными в хлоропластную ДН К. Затем трансгецное растение с двумя чужеродными генами скрещивали с растением, несущим третий чужеродный ген, и отбирали растения, несущие все три бактериальных гена поли-р-гидроксибутирата. В зрелых листьях некоторых трансгенцых растений, экспрессирующих все три бактериальных гена, сицтсзировалось более ! мг поли-)3-гилроксибутирата на 1 г сырой ткани листа.
Эту работу можно считать первым важным шагом в создании сельскохозяйственных культур, которые можно использовать для получения в болыпих количествах поли-В-гидроксибути- рата Чужеродные бэсдки, аккумулирующиеся в семенах Олеозины, или белки масляных телец, содержатся в семенах различных растений. Они весьма гидрофобны и стабилизируют масляные тельца как дискретные структуры. При этом их Х- ц С-концевые участки более гидрофильны, чем внутренняя область молекулы, и экспонированы в водное окружение. Используя геннуго инженерию, можно попытаться создать реком- Рнс.
18.19. Рекомбинантный белок, компонентами которого являютея олеозин н водорастнорямый белок. Олеозин обладает высоким сродством к масляному тельцу семени растения, а его 1Ч- я С-концы, а также второй белок гидрофндьны я экспопированы в водное окружение. Генная инженерия растений: применение 4!3 бинантные белки из олеозинов и водорастворимых белков (рис. 18.191; рекомбинантные белки будут аккумулироваться в масляных тельцах. что позволит относительно легко их очистить.
11ри этом водорастворимый белгж будет экспоцирован в водное окружение, и при необходимости его можно будет отпгепитты Это позволяет значительно удешевить процедуру очистки белков, синтезируелгых растениями. Вводя в геном растений чужеродные гены и обеспечивая их экспрессию, можно относительно быстро создавать новые сорта растений. Уже получены трансгснные растения, устсэйчивые к неблагоприятным условиям окружающей среды, к насекомым-вредителям, вирусам, гербицидам, окислительному и солевому стрессам.
Выведены культуры с необычной окраской цветков, растения, имеюгцие более высокую пищевую ценность, растения с измененным вкусом плодов и т. д, Некоторые растения удалось модифицировать так, что они стали своеобразными фабриками по крупномасштабному синтезу ценных белков, например антител.
Мно1очислснные трансгенные растения с измененными свойствами и повышенной пищевой ценностью прошли успешную проверку в лабораторных, а некоторые из них — в тюлевых условиях. К настоящему времени на рьщок поступило лишь небольшое число генетически людифицированных растений, <эдпако можно с уверенностью сказать, что в будущем оии займут на нем достойное место. Аяапда Кшпаг Р., К.
Р. Яйаггоа, У. Я. Ма!1к. 1996. Тйе 1пзесг1с1да! рго1еэпз оГ Васй!из 11эиг1ээя1егмгэв Адк Арр1. !УГ!сгоЫо!. 42: 1 — 43. Апдегзоп Е. Л., !У. М. МагЕ, К. Я. !л1е!зов, Х. К. Тцпэег, К. Х. Веасйу. 1989. Тгапзяеп!с р1аптз 1!эаг ехргезз гйе соа! рго1еш депе оГ ТМУ ог А1МУ |п1егГеге яйй дгзеазе дене!орпэепг оГ поп-ге!агед Ицгзез, Рйугораг!эо1оду 12: 1234 †!290. 414 ГЛАВА 18 АуыЬ К., М. Ои!к, М.
Веи Атпог, 1. %Пот, Л.-Р. Копя!пи, А, 1зтсйе, М. В<исглуеп, Л.-С. РесЬ. 1996. Ехргсвяоп оГ АСС охЫазе аппзепяс 8епс |пЫЬ||я прсп|п8 оГсапта!апре ше!оп Гппбп Атас. Вюсестсза!. 14| 862 — 866. Васйесп С. 35>. В., О.-Л. Яресйп>зпи, Р. С. О. уап дег ГЛпде, К Т. М. г'егйе88еп, М. О. Ниит, Л. С. ВсеГГепк, М. ХаЬеаи. 1994.
Апт!зсс>яе схргекя1оп оГ ро1урЬспо1 охЫззе 8епея |пЫЬ||к спхушайс Ьгочпш8 ш ротаы> |иЬегз. Вю/Тесйс>а!о8у 12: 1101 — ! 105. ВеасЬу К. К., 8. 1оексй-рпек, >х. Е. Типтег. 1990. Сов| рготе|п-тпе<йасед гев!ктапсе а8атпкт чпгз !птсстюп. Анс|и.
Яеу. РЬ)>сара!!со!. 28: 451 — 474. В1п1 С. К., О. Ог!егкои, Л. А. Кау, Ъ>с. %. Ясйысй. ОстоЬег 1993. Тоша|о р!аз|к апд сейк соп|а|п1п8 рТОМ36 апйзепяе сопктгисСз. О.8. расеи| 5,254,800. Воы!|ег О., А М. К. Оа|ейоызе, >>. Нйдег. 1989. 1>>зе оГ сои>реа тгурз|п |п!иЬПог (СРТ1) то рппссс р!ап|з а8ашз| швее| ргедаСюп.
Вютесйна!. А<ту. 7| 489 — 498. Во|г1ег С.„1 Яоотеп, В. >>аидеийгаидеи, К. Ое Кусйе, Л. Войеппаи, С. ВуЬетиа, М. >>ап Моптайи, О. 1пке. 1991. Мап8апеке я|регохЫе д|зппдаяс сап гедисе ссйи!аг датпа8е тпсгйатед Ьу оху8еп га<йса1к |и тгапя8еЫс р1аптк, ЕЛ>ВО,>. 1О> 1723-1732. Вгипйе К. Л., К. 1.. Мееияеи. 1991. 1пзес| соптго! иИЬ 8епейсайу епйдпеегед старя. Тгессдя В!осег!сс>а!.
9: 197 — 200. Сйеп8 Л., М. О. Во1уагд, К. С. Яахепа, М. В. Вйсй!еп. 1992. Ргодисйоп оГ |пяес| тек!ктапт ратаса Ьу 8епсйс тгапк!ос.шат!ос»ч|Ь а 8-ес>дотах!п Ггош Васс!!ия Яигсн8>еаяст уаг. !<икта!<>1 Р!апс Вс!. 81: 83-91. Со|па! 1., О. 1>асс)оты, %. К. 1.йап, О. ТЬоп|ркоп, К. Е. Коке, О. М. Всай<ег. !985. Ехргсяяоп ш р!ап|з оГ а пш|ап| агоА репе Ггап> Ва!тоссе!!а ~ур!с!тигсит сопГегк то1егапсе то 81урбаяате. Фа!иге 317: 741 — 744.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
