زیست فناوری

نوشته: کسری اصفهانی

آزمایش های اولیه ابراز تراژن ها در گیاهان با استفاده از عناصری مانند پیشبرها
نویسنده : دکتر کسری اصفهانی - ساعت ٢:٠٥ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/٧/٢٧
 

آزمایش­های اولیه ابراز تراژن­ها در گیاهان با استفاده از عناصری مانند پیشبرهای 35S، 19S و opine synthase که باعث ابراز نسبتاً دائمی تراژن­ها می­شوند، صورت گرفته است. چون آزمایش­های مهندسی ژنتیک گیاهی با تصحیحاتی روبرو شده­اند، دانشمندان بر آن شدند تا از پیشبرهای تنظیم­شونده که باعث ابراز ترا­ژن در شرایط خاص محیطی، بافت­های خاص یا مراحل خاص نمو می­شوند، استفاده کنند. سیستم­هایی نیز تهیه شده­اند که به دانشمندان اجازه می­دهد تا ابراز تراژن را به دلخواه القا کنند، ابراز بالای یک محصول خاص را داشته باشند یا یک محصول را بیان کنند که شاید در یک مرحله خاص از نمو برای گیاه سمی باشد. این سیستم­های القاشونده با تتراسایکلین، الکل، مس، شوک گرمایی و هورمون­های استروئیدی تنظیم می­شوند. بسیاری از این سیستم­ها دارای مشکل بوده و باعث ابراز تراژن در شرایط غیر القایی می­شوند.

برخی اوقات محققان نمی­خواهند که تراژن یا محصول آن در چند ساعت یا چند روز اول پس از انتقال ژن حضور داشته باشند. برخی صفات مثل آنهایی که در طی انتقال ژن به این فرآیند کمک می­کنند یا بر بازآرایی DNA گیاهی اثر دارند، فقط در اوایل واقعه انتقال ژن مورد نیاز هستند (سیستم­های site-specific recombinaseمورد استفاده در هدف­یابی ژن). دو راهبرد هستند که فقط اجازه ابراز موقت محصولات را در گیاهان می­دهند. این دو سیستم­های "غیر ادغام شونده"[1] T-DNA و انتقال پروتئین­ها به جای مولکول­های DNA از آگروباکتریوم به سلول­های گیاهی می­باشند.

سیستم­های غیر ادغامی T-DNA شامل استفاده از سویه­های جهش­یافته آگروباکتریوم یا سلول­های گیاهی می­باشد که کارآیی بالایی در انتقال هسته­ای T-DNA داشته ولی در ادغام T-DNA ناکارا هستند. در طی جستجو برای یافتن دامنه­هایی از VirD2 که برای هدف­یابی هسته­ای T-DNA لازم هستند، Shurvinton وهمکارانش یک دامنه پایانه-C[2] را که مشابهت بالایی در توالی­های اسید آمینه­ها در بین ژن­های virD2 نشان می­داد، مشخص کرده و آن را ω نامگذاری کردند. گرچه این دامنه نه در فعالیت اندونوکلئازی VirD2 و نه در هدف­یابی هسته­ای T-DNA لازم می­باشد، جایگزینی 4 اسید آمینه حفاظت­شده[3] آن با دو گروه سرین منجر به یک پروتئین جهش­یافته شد و رمز شدن آن در سویه آگروباکتریوم، باعث کاهش بسیار زیاد بیماری­زایی گردید. در ادامه Narasimhulu و همکارانش و Mysore و همکارانش نشان دادند که سویه­های آگروباکتریومی که این VirD2ω  جایگزین را حمل می­کنند، در انتقال ژن پایدار ناکارآمد بوده (2 درصد کارآیی سویه­های طبیعی) ولی هنوز توانایی انتقال ژن موقت به سلول­های گیاهی را تا 20 درصد کارآیی سویه­های طبیعی، حفظ کرده بودند. بنابراین، این جهش باعث کاهش قابل توجه کارآیی ادغام T-DNA در سویه­های آگروباکتریوم شده ولی نسبتاً کارآیی ارسال T-DNA به هسته گیاهی حفظ می­شود. این پروتئین جهش­یافته VirD2 می­تواند برای هدف­گیری رشته T به هسته استفاده شده و در آنجا بدون اینکه ادغام با کارآیی بالایی صورت گیرد، به طور موقت ابراز شود.

Nam و همکارانش 40 اکوتیپ A. thaliana را از لحاظ توانایی انتقال ژن به ریشه توسط آگروباکتریوم غربال کردند. در این میان، اکوتیپ UE-1 به راحتی انتقال ژن موقت در آن صورت می­گرفت ولی انتقال ژن پایدار در آن پایین بود. تعیین خصوصیات ژنتیکی و مولکولی این اکوتیپ نشان داد که انسداد در انتقال ژن در مرحله ادغام T-DNA صورت می­گیرد. تحقیقات بعدی Nam و همکارانش باعث شناسایی تعداد زیادی جهش­یافته با ورود T-DNA (rat) شدند که در مقابل انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم مقاوم بودند. در میان 21 جهش­یافته اولیه، پنج جهش­یافته کارآیی انتقال ژن موقت را داشتند ولی انتقال ژن دائم به آنها بسیار سخت بود، و یک فنوتیپ ناکارآیی در ادغام T-DNA را بروز می­دادند. Mysore و همکارانش یکی از این جهش­یافته­ها را به نام rat5 مورد بررسی دقیق قرار دادند. این جهش­یافته با وارد کردن یک T-DNA به ناحیه غیر ترجمه شونده 3' یک ژن هیستون H2A به نام HTA1 تولید شده بود. داده­های بیوشیمیایی و مولکولی نشان می­داد که انتقال ژن موقت به خوبی به این جهش­یافته صورت گرفته ولی ادغام T-DNA مختل شده بود. هر چند که نقش دقیق ژن HTA1 در ادغام T-DNA کامل روشن نشده است، انتقال ژن به ریشه این جهش­یافته (و سایر جهش­یافته­های ناکارآ در ادغام T-DAN) می­تواند برای ارسال موقت T-DNA بدون ادغام کارآمد آن استفاده شود. استفاده از ژن HTA1 برای بهبود کارآی انتقال ژن به گیاهان طبیعی در ادامه شرح داده خواهد شد.

Vergunst و همکارانش روش جدیدی برای انتقال پروتئین به طور مستقیم از آگروباکتریوم به سلول گیاهی ارائه کرده­اند. این سیستم بر اساس توانایی سیستم ترشح پروتئین نوع IV است که توسط ژن­های virB و virD4 آگروباکتریوم برای انتقال بعضی پروتئین­های Vir به سلول­های گیاهی رمز می­شود. VirD2، VirE2 و VirF سه پروتئینی هستند که تاکنون توانایی این سیستم در انتقال آنها مشخص شده است. محققان این گروه نشان داده­اند که ترکیب ترجمه­ای یک پروتئین Cre recombinase به پایانه N پروتئین­های VirE2 و VirF، به سلول­های گیاهی منتقل شده و بر نوترکیبی در جایگاه lox تاثیر می­گذارد. آنها همچنین نشان داده­اند که 37 اسید آمینه پایانه C پروتئین VirF برای انتقال کارآمد پروتئین­های ترکیبی کافی می­باشد. این آزمایش­ها به استفاده از پروتئین­های Vir به عنوان حاملی برای وارد کردن موقت سایر پروتئین­ها به داخل سلول گیاهی، منجر خواهد شد.



[1] Nonintegrating

[2] C-terminal

[3] Conserved

 

مطلب قبلی در این زمینه: استفاده از سرکوب گرهای ویروسی خاموشی ژن برای افزایش ابراز ژن تراریخته

Refrence: Stanton B. Gelvin (2003), Agrobacterium-Mediated Plant Transformation: the Biology behind the "Gene-Jockeying" Tool. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 67:16-37.


 
comment نظرات ()
 
غیرت ورزشی
نویسنده : دکتر کسری اصفهانی - ساعت ۸:۱٢ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/٧/۱
 

به نظر می آید روند پیروزی های ورزشی پس از ریاست جمهوری دکتر روحانی ادامه دارد و نامبرده نه تنها فوتبال و والیبالش خوب بوده، بلکه بسکتبالش نیز عالی است. کسب قهرمانی بسکتبال آسیا اتفاق بسیار فرخنده ای بود.

حالا قهرمانی کشتی هم افزوده شد! باید دید دکتر در نیویورک در روی تشک واقعی چطور کشتی می گیرد،‌ دکتری که بسیاری از داشتن رییس جمهوری مثل او خوشحالند.


 
comment نظرات ()