전이 DNA

Transfer DNA
TDNA 영역이 있는 Ti 플라스미드

전이 DNA(약칭 T-DNA)는 아그로박테리움 투메파시엔스, 아그로박테리움 리조겐스(실제 리 플라스미드)와 같은 일부 박테리아의 종양 유도(Ti) 플라스미드의 전이 DNA이다. T-DNA는 박테리아에서 숙주 공장의 핵 DNA 게놈으로 옮겨진다.[1] 이 특화된 종양 유발(Ti) 플라스미드의 능력은 숙주 세포로의 DNA 전달에 필요한 두 가지 필수 영역 때문이다. T-DNA는 양끝에 25개의 베이스 페어 반복에 접해 있다. 이송은 오른쪽 국경에서 시작되어 왼쪽 국경에서 종료되며 Ti 플라스미드의 처녀 유전자가 필요하다.

박테리아 T-DNA는 약[2][3] 24,000개의 염기쌍으로 오핀과 피토호르몬을 합성하는 효소를 위한 코드인 식물성 유전자를 포함하고 있다. 이 박테리아는 T-DNA를 식물 게놈에 이식함으로써 식물 세포가 종양으로 성장하도록 근본적으로 재프로그래밍하고 박테리아를 위한 고유한 식량을 생산한다. T-DNA에 인코딩된 효소에 의해 식물 호르몬인 아우진과 사이토키닌이 합성되면 식물 세포가 과도하게 자랄 수 있어 전형적으로 아그로박테리움 투메파시엔스 감염에 의해 유도되는 왕관 갈비 종양이 형성된다.[4] 아그로박테리움 리조겐은 털이 많은 뿌리 질환으로 알려진 유사한 감염을 일으킨다. 오핀은 박테리아가 탄소와 에너지의 원천으로 사용하는 아미노산 유도체다. 식물에서 수평 유전자가 전이되는 이러한 자연적인 과정은 아그로박테리움 투메파시엔스 매개 외래 유전자 변형과 삽입 돌연변이 유발 등을 통해 식물생물학의 근본적이고 응용된 연구의 도구로 활용되고 있다.[5][6] 식물 게놈은 T-DNA 이진 벡터에 호스팅되는 시퀀스 전달을 위해 아그로박테리움을 사용하여 설계할 수 있다.

자연에서의 변환 메커니즘

T-DNA가 숙주세포로 감염되고 핵으로 통합되는 과정은 여러 단계를 수반한다. 먼저 이 박테리아는 감염되기 전에 상처입은 수액에서 증식한 후 식물 세포벽에 붙는다. 약 10개의 피연산자의 박테리아 독성 유전자 발현은 상처 입은 식물 조직에서 방출되는 아세토사이링온과 같은 페놀성 화합물에 대한 인식에 의해 활성화되며 세포와 세포의 접촉을 따른다. 그 후 이 과정은 아그로박테리움에서 숙주세포의 세포질로의 고분자적 변환, T-DNA의 관련 단백질(T-complex라고 함)과 함께 숙주세포핵으로의 T-DNA의 전달, T-Complex의 분해, 숙주식물 게놈에 대한 T-DNA의 안정적인 통합, 그리고 최종적으로 전달된 유전자의 발현으로 진행된다.s. 숙주 게놈에 T-DNA의 통합은 Ti 플라스미드의 오른쪽 경계에 있는 DNA에 단일 가닥의 흠집을 형성하는 것을 포함한다. 이 구멍은 T-DNA 유전자의 왼쪽 경계에서 오른쪽 경계선까지 좌초된 단일 DNA 영역을 생성하는데, 이는 절단된 것이다. 그 다음, 고립된 결합 단백질 하나가 고립된 단일 DNA에 부착된다. DNA 합성은 고립된 단일 지역을 대체하고, 그 다음 왼쪽 국경 지역의 두 번째 닉네임은 고립된 T-DNA 파편을 방출한다. 또한 이 파편은 숙주 게놈에 통합될 수 있다.[7]

아그로박테리움은 숙주-식물 방어반응의 여러 경로를 통해 숙주 세포핵을 침범하는 제어시스템을 진화시킨 것으로 알려져 있다. 대상 호스트 게놈에 T-DNA를 통합하기 위해 아그로박테리움은 호스트-식물 인자와의 다중 상호작용을 수행한다.[7] 숙주 식물 단백질과 상호작용하기 위해 처녀 유전자에 의해 암호화된 많은 아그로박테리움 바이러스 단백질. 아그로박테리움 버르 유전자 발현은 VirA-VirG 센서를 통해 발생하며, 이를 통해 모바일 단일 가닥 T-DNA 복사본(T-strand)이 생성된다. VirB2의 처리된 형태는 변환에 필요한 T-complex의 주요 구성요소다. VirD2는 공밸런트 부착에 의해 전달된 T-스트랜드의 5㎛ 끝을 덮고 숙주세포 세포질로 운반되는 단백질이다.[8][9] VirE2는 단일 가닥의 DNA 결합 단백질로서 아마도 협동 결합에 의해 호스트 세포질 내에 있는 T 가닥을 코팅하는 것으로 추정된다. 그리고 나서 그것은 inquirein a, 박테리아 VirE3, 그리고 다이네인 유사 단백질과 같은 숙주 세포 단백질과의 상호작용을 통해 핵으로 유도된다. VirB5, VirB7(T-complex의 부성분), VirD5, VirE2, VirE3 및 VirF와 같이 숙주 식물 세포의 단백질과도 상호작용할 수 있는 여러 다른 박테리아 독성 효과제.[10]

생명공학에서의 사용

아그로박테리움 매개 T-DNA 전이 생명공학에서 도구로 널리 사용되고 있다. 아그로박테리움 투메파시엔스는 20년 넘게 유전자를 식물에 도입해 기초연구는 물론 유전자 변형 작물의 상업적 생산에도 악용돼 왔다.[11] 유전공학에서는 종양촉진 및 오핀합성 유전자를 T-DNA에서 제거하고 관심 유전자 및/또는 선택표지기로 대체하여 어떤 식물이 성공적으로 변형되었는지 규명하는 데 필요하다. 선택 표지의 예로는 네오마이신 인광트란스페라제, 히그로마이신 B인광트란스페라제(인산화 항생제)와 인광로신 아세틸트랜스퍼레이제(글루타민 신디옥타제의 잠재 억제제인 인광로신린을 아세틸화 및 비활성화) 또는 바스타나 비알로포스와 같은 제초제 제초제 제형이 있다.[12] 고용할 수 있는 또 다른 선택 시스템은 인광-만노오스 이소머라아제와 같은 대사 마커의 사용이다.[13] 아그로박테리움은 공학적 T-DNA를 식물 게놈에 통합되는 식물 세포로 옮기는 벡터로 사용된다. 이 방법은 외래 유전자를 가진 유전자 변형 식물을 생성하는 데 사용될 수 있다. 아그로박테리움 투메파시엔스는 식물의 유전자형, 접종된 조직의 종류와 연령, 벡터의 종류, 아그로박테리움 균주, 선택표지자 유전자와 선택제, 다양한 콘딧 등 매우 중요한 요인을 처리하면서 이물질 DNA를 단핵종과 디코타이돈 식물 모두에 효율적으로 이전할 수 있다.조직 배양 [4]이온

T-DNA 전이 과정과 동일한 절차를 사용하여 삽입 돌연변이 유발에 의한 유전자를 교란시킬 수 있다.[6] 삽입된 T-DNA 시퀀스는 돌연변이를 일으킬 뿐만 아니라 삽입된 T-DNA가 영향을 받은 유전자를 '태그'[14]하여 T-DNA 옆구리 시퀀스로 분리할 수 있다. 리포터 유전자는 플라스미드 리티콘 및 선택 가능한 항생제(하이그로마이신 등) 저항 유전자와 함께 변환되는 T-DNA의 오른쪽 끝에 연결될 수 있으며, T-DNA가 아라비도피스 탈리아나에 유도 유전자 퓨즈를 삽입하는 데 성공함으로써 평균 효율의 약 30%를 명시할 수 있다.[15]

역유전학에는 유전자를 교란시켜 알려진 유전자의 추정 기능을 시험한 다음 그 유도된 돌연변이가 유기체 표현형에 미치는 영향을 찾는 것이 포함된다. T-DNA 태깅 돌연변이는 T-DNA 삽입 돌연변이에 의한 모집단 선별을 포함한다. 로 모델 식물을 위해 개발된 알려진 T-DNA 돌연변이들 모음은 개인의 유전자 기능을 연구하기 위해, 자원을 제공한다 애기 장대 thaliana .[16]예로는의 T-DNA 삽입 돌연변이로 애기 장대 thaliana을 포함한 관련된 많은 수업의 표현형을 포함한 seedling-lethals, 크기 변형, 색소 변형, embryo-defectiv.에스, 감소-증가성, 형태학적으로 또는 생리학적으로 일탈된 식물들

참고 항목

참조

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  2. ^ Barker RF, Idler KB, Thompson DV, Kemp JD (November 1983). "Nucleotide sequence of the tDNA region from theA grobacterium tumefaciens octopine Ti plasmid pTi15955". Plant Molecular Biology. 2 (6): 335–50. doi:10.1007/BF01578595. PMID 24318453. S2CID 26118909.
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추가 읽기

  • Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE (2005). Biology of Plants (7th ed.). New York: W.H. Freeman and Company Publishers. ISBN 0-7167-1007-2.