Нокаутный мох - Knockout moss

Дикого типа Физкомитрелла и нокаутирующие мхи: отклоняющиеся фенотипы индуцированы в трансформантах библиотеки с нарушением генов. Физкомитрелла растения дикого типа и трансформированные растения выращивали на минимальной среде Кнопа для индукции дифференцировки и развития гаметофоры. Для каждого растения показаны обзор (верхний ряд; масштабная полоса соответствует 1 мм) и крупный план (нижний ряд; масштабная полоса равна 0,5 мм). A: Гаплоидный мох дикого типа, полностью покрытый лиственными гаметофорами, и крупный план листа дикого типа. B – D: разные мутанты.[1]

А нокаутный мох это моховое растение в котором один или несколько конкретных гены удалены или деактивированы ("выбит ") к нацеливание на гены. После делеции гена нокаутный мох потерял свойство, кодируемое этим геном. Таким образом, можно сделать вывод о функции этого гена. Этот научный подход называется обратная генетика как ученый хочет разгадать функцию определенного гена. В классическая генетика ученый начинает с фенотип представляет интерес и ищет ген, вызывающий этот фенотип. Нокаутные мхи актуальны для фундаментальные исследования в биология а также в биотехнология.

Научное обоснование

Нацеленное удаление или изменение генов зависит от интеграции ДНК прядь в определенном и предсказуемом положении в геном клетки-хозяина. Эта цепь ДНК должна быть сконструирована таким образом, чтобы оба конца были идентичны этой конкретной цепи. генный локус. Это необходимое условие для эффективной интеграции через гомологичная рекомбинация (HR). По сути, нокаутирующая мышь разработан таким же образом. До сих пор этот метод таргетинга генов в наземные растения был проведен во мхах Physcomitrella patens и Ceratodon purpureus,[2] поскольку в этих не семенной растение разновидность КПД HR на несколько порядков выше, чем у семенные растения.[3]

Нокаутные мхи хранятся и распространяются в специализированных биобанк, то Международный центр запаса мха.

Метод

Для целенаправленного изменения генов мха, ДНК-конструкцию необходимо инкубировать вместе с мхом. протопласты и с полиэтиленгликоль (ПЭГ). Как мхи гаплоидный организмы, регенерирующие нити мха (протонемы ) может быть непосредственно проанализирован на нацеливание на гены в течение 6 недель при использовании ПЦР -методы.[4]

Примеры

Отделение хлоропластов

Первая научная публикация об идентификации функции ранее неизвестного гена, использующего нокаутный мох, появилась в 1998 г. и была автором Ральф Рески и коллеги. Они удалили ftsZ -гена и, таким образом, функционально идентифицировал первый ген, ключевой для деления органелла в любом эукариот.[5]

Модификации белков

По нескольким нокаут гена Физкомитрелла были спроектированы заводы, в которых отсутствует заводская гликозилирование белков, важного посттрансляционная модификация. Эти нокаутирующие мхи используются для производства сложных биофармацевтические препараты в области молекулярное земледелие.[6]

Коллекция мутантов

В сотрудничестве с химической компанией BASF Ральф Рески и его коллеги создали коллекцию нокаутных мхов, которая используется для идентификации генов.[1][7]

Рекомендации

  1. ^ а б Эгенер, Таня; Гранадо, Хосе; Гиттон, Мари-Кристин; Хохе, Аннетт; Холторф, Хауке; Lucht, Jan M; Ренсинг, Стефан А; Шлинк, Катя; Шульте, Юлия; Шуин, Габриэле; Циммерманн, Сюзанна; Дювениг, Эльке; Рак, Бодо; Рески, Ральф (2002). «Высокая частота фенотипических отклонений у растений Physcomitrella patens, трансформированных библиотекой генных нарушений». BMC Биология растений. 2: 6. Дои:10.1186/1471-2229-2-6. ЧВК  117800. PMID  12123528.
  2. ^ Mittmann, F; Dienstbach, S; Weisert, A; Форрайтер, К. (июнь 2009 г.). «Анализ семейства генов фитохрома у Ceratodon purpureus с помощью нацеливания на гены выявляет первичный фитохром, ответственный за фото- и поляротропизм». Planta. 230 (1): 27–37. Дои:10.1007 / s00425-009-0922-6. PMID  19330350.
  3. ^ Рески, Ральф (1998). «Физкомитрелла и арабидопсис: Давид и Голиаф обратной генетики». Тенденции в растениеводстве. 3 (6): 209–10. Дои:10.1016 / S1360-1385 (98) 01257-6.
  4. ^ Райнхард, Кристина; Шуин, Габриэле; Рески, Ральф; Хохе, Аннетт; Эгенер, Таня; Lucht, Jan M .; Холторф, Хауке (2004). «Усовершенствованная и высоко стандартизованная процедура трансформации позволяет эффективно продуцировать единичные и множественные целевые гены, нокаутные в мхе Physcomitrella patens». Текущая генетика. 44 (6): 339–47. Дои:10.1007 / s00294-003-0458-4. PMID  14586556.
  5. ^ Стрепп, Рене; Шольц, Сиркка; Крузе, Свен; Спет, Волкер; Рески, Ральф (1998). «Нокаут ядерного гена растений показывает роль в делении пластид гомолога белка FtsZ деления бактериальных клеток, тубулина предков». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 95 (8): 4368–4373. Bibcode:1998PNAS ... 95.4368S. Дои:10.1073 / пнас.95.8.4368. JSTOR  44902. ЧВК  22495. PMID  9539743.
  6. ^ Копривова, Анна; Стеммер, Кристиан; Альтманн, Фридрих; Хоффманн, Аксель; Коприва, Станислав; Горр, Гилберт; Рески, Ральф; Деккер, Ева Л. (2004). «Целевые нокауты Physcomitrella, лишенные специфичных для растений иммуногенных N-гликанов». Журнал биотехнологии растений. 2 (6): 517–23. Дои:10.1111 / j.1467-7652.2004.00100.x. PMID  17147624. S2CID  4645132.
  7. ^ BASF и Фрайбургский университет будут сотрудничать в области биотехнологии растений