Agrobacterium

Parafiletikus baktériumcsoport _
Név
Agrobacterium
cím állapota
elavult taxonómiai
tudományos név
Agrobacterium Conn 1942
emend. Sawada et al. 1993
Szülő taxon
A Rhizobium Frank nemzetség 1889 emend. Young et al. 2001
Fajták

lásd a szöveget

Képek a Wikimedia Commons oldalonKépek a Wikimedia Commons oldalon
Agrobacterium a WikifajtákonSzisztematika a Wikifajtáknál

Agrobacterium  (lat.) - Gram-negatív baktériumok csoportja , amelyet először független nemzetségként G. J. Conn izolált 1942-ben. A nemzetség tagjai horizontális génátvitelre képesek , ami daganatokat okoz a növényekben. Ennek a nemzetségnek a leginkább kutatott és jól tanulmányozott faja az Agrobacterium tumefaciens . Az Agrobacterium széles körben ismert arról a képességéről, hogy viszonozza a DNS- átvitelt önmaga és a növények között. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a nemzetség tagjai a géntechnológia fontos eszközévé váltak.

Az Agrobacterium nemzetség összetételében heterogén. 1998-ban átsorolásra került sor, melynek eredményeként az Agrobacterium összes képviselőjét négy új nemzetségbe osztották: Ahrensia , Pseudorhodobacter , Ruegeria és Stappia [1] [2] . A későbbi, 2001-2003-as vizsgálatok azonban arra a következtetésre jutottak, hogy a fajok többségét a Rhizobium nemzetségbe kell besorolni [3] [4] [5] .

Növényi kórokozók

Az A. tumefaciens rosszindulatú daganatok képződését okozza a növényekben - epe. Általában a gyökér és a hajtás találkozásánál fordulnak elő. Az ilyen daganatok egy bakteriális Ti-plazmid ( T-DNS ) növényi sejtekbe történő konjugatív átviteléből származnak. A közeli rokon A. rhizogenes faj gyökérdaganatokat is okoz, és rendelkezik egy speciális Ri plazmiddal ( gyökérindukáló  ) . Bár az Agrobacterium taxonómiai helyzetét folyamatosan felülvizsgálják, továbbra is lehetséges három biovariánsra osztani ezt a nemzetséget : A. tumefaciens , A. rhizogenes és A. vitis . Az A. tumefaciens és az A. rhizogenes csoportba tartozó törzsek a Ti vagy Ri plazmidot , míg az A. vitis csoportba tartozó törzsek , amelyek általában csak a szőlőt fertőzik , a Ti plazmidot hordozhatják. A Ri plazmidot hordozó természetes mintákból nem Agrobacterium törzseket izoláltak , és laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a nem Agrobacterium törzsek is hordozhatják a Ti plazmidot. Az Agrobacterium számos természetes törzse nem rendelkezik sem a Ti, sem a Ri plazmiddal, ezért nem virulens.  

A plazmid T-DNS-t félig véletlenszerűen juttatják be a gazdasejt genomjába [6] , és a tumorképződésért felelős gének expresszálódnak, ami végső soron epeképződéshez vezet. A T-DNS olyan géneket tartalmaz, amelyek a nem szabványos aminosavak , általában az oktopin vagy a nopalin szintéziséhez szükséges enzimeket kódolják . Itt vannak kódolva az auxin és a citokinin növényi hormonok szintéziséhez szükséges enzimek is , valamint különféle opinek bioszintéziséhez , amelyek a baktériumok számára más mikroorganizmusok számára hozzáférhetetlen szén- és nitrogénforrást biztosítanak. Ez a stratégia szelektív előnyt biztosít az Agrobacterium számára [7] . A növény hormonális egyensúlyának megváltozása a sejtosztódás megsértéséhez és daganat kialakulásához vezet. Az auxin és a citokin aránya határozza meg a daganat morfológiáját (gyökérszerű, alaktalan vagy hajtásszerű).

Humán kórokozók

Bár az Agrobacterium általában csak a növényeket fertőzi meg , immunhiányos emberekben opportunista betegségeket okozhat [8] [9] , de nincs bizonyíték arra, hogy káros lenne az egészséges egyénekre. Az Agrobacterium radiobacter által okozott emberi betegségről a legkorábbi jelentés Dr. J. R. Kane (Skócia) volt (1988) [10] . Az újabb vizsgálatok megerősítették, hogy az Agrobacterium megfertőz és genetikailag átalakítja bizonyos típusú emberi sejteket, és képes bejuttatni a T-DNS-t a sejtgenomba. A vizsgálatot emberi szövettenyészet felhasználásával végezték, így ennek a szervezetnek a természetben való patogenitását illetően nem készült értékelés [11] .

Felhasználás a biotechnológiában

Az Agrobacterium azon képességét , hogy génjeit növényekbe és gombákba tudja átvinni , a biotechnológiában , különösen a géntechnológiában használják a növények teljesítményének javítására. Általában módosított Ti vagy Ri plazmidokat használnak erre a célra. Először is, a plazmidot „semlegesítik” a tumorfejlődést okozó gének eltávolításával; a T-DNS egyetlen része az átviteli folyamathoz szükséges két kicsi (25 bázispár) élismétlődés. A sikeres transzformációhoz legalább egy ilyen ismétlés szükséges. Mark Van Montagu és Joseph Schell a Genti Egyetemről ( Belgium ) felfedezték az Agrobacterium és a növények közötti géntranszfer mechanizmusát , ami az Agrobacterium DNS-ének módosítására alkalmas módszerek kidolgozásához vezetett a gének növényi sejtekhez való hatékony eljuttatása érdekében [12] [13 ]. ] . Dr. Mary-Dell Chilton vezette kutatócsoport első alkalommal bizonyította, hogy a virulencia gének eltávolítása nem befolyásolja hátrányosan az Agrobacterium azon képességét, hogy DNS-ét bejusson a növényi genomba (1983).

A növényi sejtbe bejuttatandó géneket egy speciális növényi transzformációs vektorba klónozzák, amely egy semlegesített plazmid T-DNS-régiójából és egy szelektálható markerből (például egy antibiotikum-rezisztencia-génből) áll, amely lehetővé teszi olyan növények kiválasztását, sikeresen átalakultak. Továbbá a transzformált növényeket antibiotikumot tartalmazó táptalajban neveljük, és azok, amelyek nem hordozzák genomjukban a T-DNS-t és a rezisztenciagént, elpusztulnak.

Az Agrobacterium segítségével történő transzformáció kétféleképpen történhet. A protoplasztokat vagy levéllemezeket Agrobacteriummal inkubálják, majd az egész növényt szövettenyésztési technikákkal regenerálják. Az Arabidopsis transzformálásának standard módszere a  virágmártási módszer: a virágokat Agrobacterium tenyészetbe mártják, és a baktériumok olyan csírasejteket alakítanak át, amelyek női ivarsejteket termelnek . Ezután a kapott magvak antibiotikum-rezisztencia-ellenőrzésére alkalmasak (vagy bármely más marker segítségével kiválaszthatók). Alternatív módszer az agroinfiltráció , ahol a baktériumsejt-tenyésztő oldatot sztómán keresztül juttatják a levélbe .

Az Agrobacterium nem fertőz meg minden növényfajt, de számos más hatékony transzformációs technika létezik, például a génfegyver .

Az Agrobacterium szerepel a következő GMO -k létrehozásához használt genetikai anyagok forrásainak listáján az Egyesült Államokban [14] :

Faj

A faj helyzete az Agrobacterium nemzetségben [15] Aktuális pozíció
"A. aggregatum" Ahrens 1968 Labrenzia aggregata (Uchino et al. 1999) Biebl et al. 2007 [16]
"A. albilineans" (Ashby 1929) Savulescu 1947 Xanthomonas albilineans (Ashby 1929) Dowson 1943 emend. van den Mooter és Swings 1990 [17]
A. atlanticum Rüger és Höfle 1992 Ruegeria atlantica (Rüger és Höfle 1992) Uchino et al. 1999 -es módosítás. Vandecandelaere et al. 2008
A. ferrugineum ( ex Ahrens és Rheinheimer 1967) Rüger és Höfle 1992 Pseudorhodobacter ferrugineus (Rüger és Höfle 1992) Uchino et al. 2003
A. gelatinovorum ( ex Ahrens 1968) Rüger és Höfle 1992 Thalassobius gelatinovorus (Rüger és Höfle 1992) Arahal et al. 2006
"A. kieliense" Ahrens 1968 Ahrensia kielensis corrig. ( ex Ahrens 1968) Uchino et al. 1999 [18]
A. larrymoorei Bouzar és Jones 2001 Rhizobium larrymoorei (Bouzar és Jones 2001) Young 2004
A. meteori Ruger és Höfle 1992 Ruegeria atlantica (Rüger és Höfle 1992) Uchino et al. 1999 -es módosítás. Vandecandelaere et al. 2008
A. radiobacter (Beijerinck és van Delden 1902) Conn 1942 Rhizobium radiobacter (Beijerinck és van Delden 1902) Young et al. 2001
"A. rathayi" (Smith 1913) Savulescu 1947 Rathayibacter rathayi (Smith 1913) Zgurskaya et al. 1993 [19]
A. rhizogenes (Riker et al. 1930) Conn 1942 emend. Sawada et al. 1993 Rhizobium rhizogenes (Riker et al. 1930) Young et al. 2001
A. rubi (Hildebrand 1940) Starr és Weiss 1943 Rhizobium rubi (Hildebrand 1940) Young et al. 2001
"A. sanguineum" Ahrens és Rheinheimer 1968 Porphyrobacter sanguineus ( ex Ahrens és Rheinheimer 1968) Hiraishi et al. 2002 [20]
A. stellalatum ( ex Stapp és Knösel 1954) Rüger és Höfle 1992 Stappia stellulata (Rüger és Höfle 1992) Uchino et al. 1999 -es módosítás. Beebl et al. 2007
A. tumefaciens (Smith és Townsend 1907) Conn 1942 typus Rhizobium radiobacter (Beijerinck és van Delden 1902) Young et al. 2001
A. vitis Ophel és Kerr 1990 Allorhizobium vitis ( Ophel és Kerr 1990) Mousavi et al. 2016

Jegyzetek

  1. ↑ Uchino Y., Yokota A., Sugiyama J. Az Agrobacterium fajok tengeri alosztályának filogenetikai helyzete 16S rRNS szekvencia elemzés alapján  //  The Journal of General and Applied Microbiology : folyóirat. - 1997. - 1. évf. 43 , sz. 4 . - P. 243-247 . doi : 10.2323 /jgam.43.243 . — PMID 12501326 .
  2. ↑ Uchino, Yoshihito; Hirata, Aiko; Yokota, Akira; Sugiyama, Junta. Tengeri Agrobacterium fajok átsorolása: A Stappia stellulata gen. nov., fésű. nov., Stappia aggregata sp. nov., nov. Rev., Ruegeria atlantica gen. nov., fésű. nov., Ruegeria gelatinovora fésű. nov., Ruegeria algicola fésű. nov., és Ahrensia kieliense gen. nov., sp. nov., nov. Rev  (angol)  // The Journal of General and Applied Microbiology. - 1998. - Vol. 44 , sz. 3 . - P. 201-210 . - doi : 10.2323/jgam.44.201 . — PMID 12501429 .
  3. ↑ Young JM, Kuykendall LD, Martínez-Romero E., Kerr A., ​​​​Sawada H. A Rhizobium Frank 1889 átdolgozása, a nemzetség javított leírásával, valamint az Agrobacterium Conn 1942 és az Allorhizobium undicola összes fajának felvételével de Lajudie et al. 1998, mint új kombinációk: Rhizobium radiobacter, R. Rhizogenes, R. Rubi, R. Undicola és R. Vitis  (angol)  // International Journal of systematic and evolutionary microbiology : Journal. - 2001. - 20. évf. 51 , sz. 1. pont . - 89-103 . o . - doi : 10.1099/00207713-51-1-89 . — PMID 11211278 .  (nem elérhető link)
  4. ↑ Farrand SK, Van Berkum PB, Oger P. Az Agrobacterium a Rhizobiaceae család egy meghatározható nemzetsége  //  International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology : folyóirat. - 2003. - 1. évf. 53 , sz. 5 . - P. 1681-1687 . - doi : 10.1099/ijs.0.02445-0 . — PMID 13130068 .
  5. ↑ Young JM, Kuykendall LD, Martínez-Romero E., Kerr A., ​​​​Sawada H. Az Agrobacterium és a Rhizobium osztályozása és nómenklatúrája - válasz Farrand et al. (2003)  (angol)  // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology : folyóirat. - 2003. - 1. évf. 53 , sz. 5 . - P. 1689-1695 . - doi : 10.1099/ijs.0.02762-0 . — PMID 13130069 .
  6. ↑ Francis KE, Spiker S. Arabidopsis thaliana transzformánsok azonosítása szelekció nélkül a csendesített T-DNS integrációk magas előfordulását mutatja  //  The Plant Journal : Journal. - 2004. - 20. évf. 41 , sz. 3 . - P. 464-477 . - doi : 10.1111/j.1365-313X.2004.02312.x . — PMID 15659104 .
  7. ↑ Pitzschke A., Hirt H. Új betekintés egy régi történetbe: Agrobacterium által kiváltott tumorképződés növényekben növényi transzformációval  //  The EMBO Journal : Journal. - 2010. - 20. évf. 29 , sz. 6 . - P. 1021-1032 . - doi : 10.1038/emboj.2010.8 . — PMID 20150897 .
  8. ↑ Hulse M., Johnson S.,. Agrobacterium fertőzések emberekben: tapasztalatok egy kórházban és áttekintés  (angol)  // Clinical Infectious Diseases : Journal. - 1993. - 1. évf. 16 , sz. 1 . - 112-117 . o . - doi : 10.1093/clinids/16.1.112 . — PMID 8448285 .
  9. ↑ Dunne Jr. WM, Tillman J., Murray JC Nyálkahártya fenotípusú Agrobacterium radiobacter törzs helyreállítása bakteremiás, immunhiányos gyermekből  (angol)  // Journal of klinikai mikrobiológia : folyóirat. - 1993. - 1. évf. 31 , sz. 9 . - P. 2541-2543 . — PMID 8408587 . Archiválva az eredetiből 2019. szeptember 25-én.
  10. ↑ Cain, John Raymond. Az Agrobacterium radiobacter által okozott vérmérgezés esete  (angolul)  // Journal of Infection : folyóirat. - 1988. - 1. évf. 16 , sz. 2 . - P. 205-206 . - doi : 10.1016/s0163-4453(88)94272-7 . — PMID 3351321 .
  11. ↑ Kunik T., Tzfira T., Kapulnik Y., Gafni Y., Dingwall C., Citovsky V. HeLa sejtek  genetikai transzformációja Agrobacterium által  // Proceedings of the National Academy of Sciences  : folyóirat. - National Academy of Sciences , 2001. - Vol. 98 , sz. 4 . - P. 1871-1876 . - doi : 10.1073/pnas.041327598 . - Iránykód . — PMID 11172043 . — .
  12. ↑ Schell J., Van Montagu M. The Ti-Plasmid of Agrobacterium Tumefaciens, A Natural Vector for the Introduction of NIF Genes in Plants? // Genetic Engineering for Nitrogen Fixation  (angol) / Hollaender, Alexander; Burris, RH; Day, P.R.; Hardy, RWF; Helinski, D. R.; Lamborg, M. R.; Owens, L.; Valentine, R.C. - 1977. - 1. évf. 9. - P. 159-179. — (Alapvető élettudományok). — ISBN 978-1-4684-0882-9 . - doi : 10.1007/978-1-4684-0880-5_12 .
  13. ↑ Joos H., Timmerman B., Montagu MV, Schell J. Az Agrobacterium DNS transzferének és stabilizálásának genetikai elemzése növényi sejtekben  //  The EMBO Journal : Journal. - 1983. - 1. évf. 2 , sz. 12 . - P. 2151-2160 . — PMID 16453483 .
  14. ↑ A biomérnöki élelmiszerekkel kapcsolatos befejezett konzultációk FDA listája archiválva : 2008. május 13. a Wayback Machine -nél archiválva : 2008. május 13.
  15. ↑ Agrobacterium nemzetség  : [ eng. ]  // LPSN .
  16. ↑ Labrenzia nemzetség  : [ eng. ]  // LPSN .  (Hozzáférés: 2018. január 13.) .
  17. ↑ Xanthomonas nemzetség  : [ eng. ]  // LPSN .  (Hozzáférés: 2018. január 13.) .
  18. ↑ Ahrensia nemzetség  : [ eng. ]  // LPSN .  (Hozzáférés: 2018. január 13.) .
  19. ↑ Rathayibacter nemzetség  : [ eng. ]  // LPSN .  (Hozzáférés: 2018. január 13.) .
  20. ↑ Porphyrobacter nemzetség  : [ eng. ]  // LPSN .  (Hozzáférés: 2018. január 13.) .

Külső linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Taxonómia