چگونه T-DNA از آگروباکتریوم به سلول‌های گیاهی منتقل می‌شود؟

قسمت دوم

VirD4 به همراه 11 پروتئین VirB، یک سیستم ترشحی نوع 4 که برای انتفال T-DNA و چند پروتئین­ دیگر Virشامل VirE2 و VirF لازم است، می­سازند. شـایـد VirD4 بـه عنــوان یـک پیونـددهنـده عمـل نمـایـد تـا برهمکنــش مـجـمـوعـه T-DNA/VirD2 با سیستم ترشحی رمزشده VirB را افزایش دهد. بیشتر پروتئین­های VirB یا کانال غشایی می­سازند یا به عنوان ATPase، انرژی لازم برای تشکیل کانال یا فرآیندهای خروج مولکول­ها را فراهم می­کنند. چندین پروتئین شامل VirB2، VirB5 و احتمالاً VirB7 در ساختن T-pilus شرکت دارند. VirB2 اصلی­ترین پروتئین پیلین[1] است. عمل پیلوس[2] در انتقال T-DNA هنوز روشن نیست، ولی شاید به عنوان کانالی برای عبور T-DNA و پروتئین­های Vir عمل نماید یا شاید فقط به عنوان قلابی برای برقراری ارتباط با سلول گیاهی پذیرنده عمل نمایند و باکتری و گیاه در نزدیکی هم قرار داده تا انتقال مولکولی موثری صورت گیرد. جنبه مهم زیست­شناسی پیلوس که شاید در انتقال ژن اهمیت داشته باشد، ناپایداری آن در حرارت است. گرچه حداکثر القا ژن­های virدر دمای 25 تا 27 درجه است، پیلوس برخی از سویه­های آگروباکتریوم در دماهای پایین­تر (18 تا 20 درجه)، پایدارتر است. آزمایش­های اولیه حاکی از اثر درجه حرارت بر انتقال ژن است. بدین ترتیب، برخی شاید کشت همزمان آگروباکتریوم و سلول­های گیاهی را در دمای پایین و طی چند روز آغازین فرآیند انتقال ژن مورد بررسی قرار دهند.

پروتئین­های VirD2 و VirE2نقشی حیاتی و احتمالاً کامل­کننده در انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم بازی می­کنند. گفته می­شود که این دو پروتئین به همراه رشته T، مجموعه­ای به نام مجموعه T[3] تشکیل می­دهند که شکل انتقال شونده T-DNA می­باشد. اینکه این مجموعه داخل باکتری سوار می­شود یا نه هنوز مورد مباحثه است. Citovsky و همکارانش نشان داده­اند که VirE2 می­تواند داخل سلول گیاهی کار خود را انجام دهد: گیاهان تراریخته توتون که توانایی ابراز VirE2  را کسب کرده بودند، با سویه­های جهش­یافته virE2 آگروباکتریوم آلوده می­شدند. چندین آزمایشگاه نیز نشان داده­اند که VirE2 می­تواند در غیاب رشته T به سلول گیاهی منتقل شود و ممکن است که مجموعه VirE2 و رشته T، یا در کانال انتقال باکتری یا داخل سلول گیاهی تشکیل شوند. نتایج تحقیقات جدید حاکی از آن است که شاید VirE2 نقش دیگری نیز در مراحل اولیه فرآیند انتقال ژن دارد: Dumas و همکارانش نشان داده­اند که VirE2 در شرایط in vitro می­تواند با مشارکت غشا مصنوعی، کانالی برای انتقال مولکول­های DNA خلق نمایند. بنابراین، ممکن است که یک وظیفه VirE2، تشکیل سوراخی در غشا سیتوپلاسمی برای تسهیل عبور رشته T باشد. به دلیل اتصال VirD2 به انتهای 5' رشته T، این پروتئین ممکن است به عنوان راهنمای این رشته برای عبور از کانال انتقالی نوع 4 عمل نماید. VirD2 همچنین ممکن است در مراحل دیگری از فرآیند انتقال ژن، در داخل سلول گیاهی، نقش داشته باشد. VirD2 دارای توالی "پیام مکان­یابی هسته­ای" (NLS)[4] بوده که ممکن است در هدایت این پروتئین و T-DNA متصل به آن به سوی هسته سلول گیاهی، کمک نماید. توالی NLS در پروتئین VirD2 می­تواند مجموعه­های T ساخته­شده در آزمایشگاه که شامل پروتئین­های گزارشگر نیز می­باشند، به هسته سلول­های گیاه، جانور و مخمر هدایت کند. از این گذشته، VirD2 می­تواند با چندین پروتئین />/>/>Importin-[5] آرابیداپسیس از طریقی وابسته به NLS در مخمر و همچنین شرایط in vitro مشارکت نماید. />Importin- بخشی از یکی از مسیرهای انتقال پروتئین هسته­ای است که در یوکاریوت­ها کشف شده است. داده­های اخیر نشان می­دهد که VirD2 به تنهایی برای انتقال مستقیم رشته T به هسته کافی نیست. Ziemienowicz و همکارانش نشان دادند که در سلول­های تراوا، VirD2  می­تواند در انتقال اولیگونوکلئوتیدهای کوچـک متصل به خـود، که در شرایـط in vitro  ساخته شده­اند، به هسته موثر باشد، ولی نمی­تواند مولکول­های بزرگ متصل را در انتقال به هسته هدایت کند. برای انتقال این مولکول­های بزرگ­تر، VirE2 نیز باید به رشته T ملحق شود. نهایتاً شاید VirD2 نقشی در ادغام T-DNA با ژنوم گیاهی بازی کند. جهش­های متعددی در VirD2 می­تواند هم در کارآیی و هم در دقت ادغام T-DNA تاثیر داشته باشند.

درباره نقش VirE2 در انتقال هسته­ای T-DNA هم مباحثاتی وجود دارد. VirE2 یک پروتئین متصل شوند به توالی­های غیر اختصاصی DNA تک رشته می­باشد. در سلول­های آگروباکتریوم VirE2 شاید با VirE1 برهمکنش داشته باشد و بنابراین نمی­تواند برای اتصال به T-DNA در دسترس باشد. اما وقتی به DNA تک رشته متصل شود (احتمالاً در سلول گیاهی)، VirE2 می­تواند DNA با ساختار پیچیده اتفاقی را تبدیل به حالتی شبیه به سیم پیچیده تلفن نماید. این شکل طویل شده T-DNA، ممکن است به هدایت آن از طریق سوراخ­های هسته کمک نماید. VirE2 همچنین دارای توالی­های NLS بوده که ابه این دلیل می­تواند پروتئین­های گزارشگر متصل به خود را به هسته سلول گیاه هدایت کند. VirE2 مثل VirD2 با پروتئین­های />Importin- آرابیداپسیس در مخمر، از طریقی وابسته به NLS برهمکنش دارد. یک گزارش حاکی از آن است که VirE2 به DNA تک­رشته متصل شده و با ریز-تزریقی به داخل سلول گیاهی، می­تواند DNA را به هسته هدایت کند، گرچه گزارش­های دیگر نشان می­دهد که VirE2 نمی­تواند DNA تک­رشته متصل به خود را به هسته سلول­های گیاهی یا جانوری که برای افزایش کارآیی جذب DNA از محیط، تراوا گشته­اند، رهنمون سازد. دلایل این نتایج متناقض نامعلوم است ولی شاید منعکس­کننده تفاوت­های نوع سلول­ها و سیستم­های ارسال DNA که توسط دو گروه استفاده شده، باشد. استفاده از سویه­های آگروباکتریوم که یک پروتئین VirD2 جهش­یافته فاقد NLS را رمز می­کنند، برای ارسال T-DNA به سلول گیاهی، فقط باعث 40 درصد کاهش کارآیی انتقال ژن می­شود. گیاهان تراریخته که VirE2 را ابراز می­کنند، مکمل سویه­های جهش­یافته­های دوگانه آگروباکتریوم هستند که فاقد ژن  virE2و دارای یک نقص در ناحیه رمزکننده NLS ژن  virD2 می­باشند. این نتایج نشان می­دهد که در صورت فقدان توالی NLS در پروتئین VirD2، سایر سازوکارهای هدف­گیری هسته (مثل VirE2) جایگزین آن می­شوند.

وقتی VirE2 به DNA متصل می­شود، موتیف NLS آن مسدود و غیرفعال می­شود. این موضوع به این علت است که دامنه­ NLS و دامنه متصل شونده به DNA پروتئین VirE2 با هم همپوشانی دارند. گروه Hohn نظریه­ای ارائه کرده­اند که طبق آن نقش اولیه VirE2 در انتقال هسته­ای مستقل از NLS بوده و VirE2 فقط به رشته T شکل می­دهد تا بتواند از منافذ هسته با حرکات مارپیچی عبور کند.

توانایی پروتئین VirE2 در مکان­یابی هسته سلول­های جانوری مورد بحث است. Ziemienowicz و همکارانش نشان داده­اند که در سلول­های تراوا شده Hela، نوع octopine پروتئین VirE2

/ 5 نظر / 219 بازدید
نهال

وبلاگ بسيار جالب و مفیدی بود .من به بیوتکنولوژی و مقالاتی که در این زمینه ارائه می شود علاقه خاصی دارمو همیشه در صدد دستیابی به اطلاعات مفیدی هستم.متشکر از زحمات شما

امين دعائی

سلام علیکم دوست عزیز وبلاگ food co اولین وبلاگ معرفی کننده شرکتهای تولید کننده صنایع غذایی است که در مرحله اول به معرفی شرکت های تولید کننده ایرانی می پردازد و سپس در مراحل بعدی شرکتهای کشورهای همسایه و سایر کشورها معرفی می نماید .امید است شما دوست عزیز با همکاری با ما بتوانیم قدمی نو در معرفی متولیان این صنعت در ایران و جهان برداریم.شما با لینک دادن به ما می توانید در این راه قدم گذارید من الله التوفیق امین دعائی آدرس:http://foodco.blogfa.com

محمد درويش - مهار بيابان زايي

هموطن بزرگوار و دوستدار محیط زیست؛ آقای کسری اصفهانی عزیز محیط بانان عاشق اما گمنام طبیعت ارزشمند ایران به حمایت شما نیازمندند، آیا دست یاری شان را می‌فشارید؟

هیوا

سلام ببخشید یه سوالی داشتم آیا RNA دو رشته و DNA تك رشته به عنوان ژنوم اصلي موجودي وجود داره؟؟؟؟ ممنون مي شم جواب بدين