Vyřazovací mech - Knockout moss

Divoký typ Physcomitrella a vyřazovací mechy: Odchylně fenotypy indukované v transformantech knihovny narušující gen. Physcomitrella divokého typu a transformované rostliny byly pěstovány na minimálním Knopově médiu pro indukci diferenciace a vývoje gametofory. Pro každou rostlinu je zobrazen přehled (horní řada; měřítko odpovídá 1 mm) a detail (spodní řádek; měřítko odpovídá 0,5 mm). A: Haploidní divoká rostlina mechu zcela pokrytá listovými gametofory a detailní záběr na list divokého typu. B – D: Různí mutanti.[1]

A knockout mech je mechová rostlina ve kterém jeden nebo více konkrétních geny jsou smazány nebo deaktivovány („vyřazen ") od genové cílení. Po odstranění genu knockoutovaný mech ztratil znak kódovaný tímto genem. Lze tedy odvodit funkci tohoto genu. Tento vědecký přístup se nazývá reverzní genetika protože vědec chce rozluštit funkci konkrétního genu. v klasická genetika vědec začíná a fenotyp zájmu a hledá gen, který tento fenotyp způsobuje. Vyřazovací mechy jsou relevantní pro základní výzkum v biologie stejně jako v biotechnologie.

Vědecké pozadí

Cílená delece nebo alterace genů závisí na integraci a DNA vlákno v konkrétní a předvídatelné poloze do genom hostitelské buňky. Toto vlákno DNA musí být navrženo tak, aby oba konce byly totožné s tímto specifickým genový lokus. To je předpoklad pro efektivní integraci prostřednictvím homologní rekombinace (HR). V zásadě knockout myš je dosud vytvořena stejným způsobem. Zatím je tato metoda genového cílení v suchozemské rostliny bylo provedeno v mechech Physcomitrella patens a Ceratodon purpureus,[2] protože v těchto neosivo rostlina druh účinnost HR je o několik řádů vyšší než v semenné rostliny.[3]

Vyřazovací mechy jsou skladovány a distribuovány odborníkem biobanka, Mezinárodní centrum pro skladování mechu.

Metoda

Pro cílenou změnu genů mechu je třeba DNA konstrukt inkubovat společně s mechem protoplasty a s polyethylenglykol (KOLÍK). Jako jsou mechy haploidní organismy, regenerující se mechová vlákna (protonemata ) lze při použití přímo testovat na genové cílení do 6 týdnů PCR -metody.[4]

Příklady

Divize chloroplastů

První vědecká publikace o identifikaci funkce dosud neznámého genu využívajícího knockout mech se objevila v roce 1998 a byla autorem Ralf Reski a spolupracovníky. Odstranili ftsZ -gen a tak funkčně identifikoval první gen klíčový pro rozdělení an organela v každém eukaryot.[5]

Modifikace proteinů

Násobkem genový knockout Physcomitrella rostliny byly zkonstruovány, které postrádají rostlinné specifické glykosylace bílkovin, důležité posttranslační modifikace. Tyto vyřazené mechy se používají k výrobě komplexu biofarmaka v oblasti molekulární zemědělství.[6]

Sbírka mutantů

Ve spolupráci s chemickou společností BASF Ralf Reski a spolupracovníci založili sbírku vyřazených mechů, která se používá k identifikaci genů.[1][7]

Reference

  1. ^ A b Egener, Tanja; Granado, José; Guitton, Marie-Christine; Hohe, Annette; Holtorf, Hauke; Lucht, Jan M; Rensing, Stefan A; Schlink, Katja; Schulte, Julia; Schween, Gabriele; Zimmermann, Susanne; Duwenig, Elke; Rak, Bodo; Reski, Ralf (2002). „Vysoká frekvence fenotypových odchylek v rostlinách Physcomitrella patens transformovaných knihovnou narušení genů“. Biologie rostlin BMC. 2: 6. doi:10.1186/1471-2229-2-6. PMC  117800. PMID  12123528.
  2. ^ Mittmann, F; Dienstbach, S; Weisert, A; Forreiter, C (červen 2009). „Analýza rodiny genů fytochromů v Ceratodon purpureus podle genového cílení odhaluje primární fytochrom zodpovědný za foto- a polarotropismus“. Planta. 230 (1): 27–37. doi:10.1007 / s00425-009-0922-6. PMID  19330350.
  3. ^ Reski, Ralf (1998). „Physcomitrella a Arabidopsis: David a Goliáš z reverzní genetiky“. Trendy ve vědě o rostlinách. 3 (6): 209–10. doi:10.1016 / S1360-1385 (98) 01257-6.
  4. ^ Reinhard, Christina; Schween, Gabriele; Reski, Ralf; Hohe, Annette; Egener, Tanja; Lucht, Jan M .; Holtorf, Hauke ​​(2004). „Vylepšený a vysoce standardizovaný postup transformace umožňuje efektivní produkci jediného a více cílených genových knockoutů v mechu, Physcomitrella patens“. Současná genetika. 44 (6): 339–47. doi:10.1007 / s00294-003-0458-4. PMID  14586556.
  5. ^ Strepp, René; Scholz, Sirkka; Kruse, Sven; Speth, Volker; Reski, Ralf (1998). „Vyřazení jaderného genu z rostlin odhaluje roli v divizi plastidů pro homolog proteinu bakteriálních buněčných dělení FtsZ, tubulů předků“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 95 (8): 4368–4373. Bibcode:1998PNAS ... 95.4368S. doi:10.1073 / pnas.95.8.4368. JSTOR  44902. PMC  22495. PMID  9539743.
  6. ^ Kopřivová, Anna; Stemmer, Christian; Altmann, Friedrich; Hoffmann, Axel; Kopriva, Stanislav; Gorr, Gilbert; Reski, Ralf; Decker, Eva L. (2004). "Cílené vyřazení Physcomitrella bez rostlinných specifických imunogenních N-glykanů". Plant Biotechnology Journal. 2 (6): 517–23. doi:10.1111 / j.1467-7652.2004.00100.x. PMID  17147624. S2CID  4645132.
  7. ^ BASF a Freiburg University spolupracují na rostlinné biotechnologii