农杆菌侵染实现遗传转化的原理
原理和过程:
农杆菌是一种革兰氏阴性菌,其上含有一个被称为肿瘤诱导质粒或Ti质粒的DNA环,含有遗传转化所需要的T-DNA和Vir区,能够将环上的部分片段转移到植物细胞中,并整合到植物细胞的核基因组中。
植物受伤后会释放大量酚类物质,在酚类物质的诱导下,农杆菌会吸附在植物伤口处,农杆菌细胞膜上的VirA蛋白识别植物释放的化学信号,并与之结合激活VirA蛋白,VirA蛋白激活VirG蛋白。VirG蛋白作为转录因子活化Ti质粒Vir区的其他基因,VirD基因翻译表达出VirD1和VirD2两个基因产物。VirD蛋白复合物是T-DNA末端25bp重复序列后的解旋酶,使T-DNA一端附着在Vir2蛋白上,从Ti质粒上脱下整个单链T-DNA分子,并通过碱基互补配对修复Ti质粒上的T-DNA。在几种Vir蛋白的作用下,Vir2蛋白引导T-DNA转移到受体植物细胞中,并进入细胞核,整合到受体基因组中。T-DNA区的基因表达调控与真核生物类似,因此可以在植物细胞中表达。
而实际应用时,我们使用的质粒通常是经过改造了的,更易于操作,T-DNA的中间区域经过酶切连接插入了我们的目的基因。
一些补充:
1、VirA和VirG基因一直处于激活的状态,Vir区的其他基因则需要VirG蛋白作为转录因子进行表达调控。
2、T-DNA是随机整合到植物基因组中的,整合位点不固定,会引起染色体的各种突变。
3、T-DNA进入细胞后,即使未整合到宿主染色体中,也有T-DNA编码基因的瞬时表达,但若想稳定表达则需要整合到染色体中。
4、T-DNA末端25bp重复序列即为T-DNA的左边界(LB)和右边界(RB)。
5、VirD2共价附于一条T链RB的5'端,形成VirD2-T链复合物。
6、VirD2包含强大的C端核定位信号序列,能引导T复合物穿过植物细胞质,通过核孔进入细胞核,并在T-DNA整合前脱落。
7、T-DNA整合类似于DNA修复过程,但不需要这些修复过程涉及的蛋白。
在做农杆菌转化的PCR鉴定时,引物用载体的通用引物和连接片段的引物即可,因为转基因的片段和载体通用引物均在LB和RB之间。