Перенесення гену синтезу інсектицидного протоксину Bacillus thuringiensis

Протоксин B. thuringiensis давно відомий і безпечний засіб захисту рослин. Однак розпилення протоксину з метою захисту рослин має низку недоліків. Інактивація протоксину в навколишньому середовищі, неможливість ефективної доставки токсину до комах-шкідників у зв’язку з особливостями їх живлення. Вирішити ці проблеми можливо створюючи трансгенні рослини, що синтезують протоксин B. thuringiensis у внутрішніх тканинах.

На сьогодні відомо та ізольовано велику кількість різних Bt-генів (cry гени), що кодують інсектицидні білки, специфічні до різних видів комах. Основна проблема, з якою стикаються біотехнологи, - це дуже погана експресія cry генів в рослинних клітинах.

Для вирішення проблеми експресії cry генів B. thuringiensis в рослині зменшують розмір вбудовуваного гену таким чином, щоб синтезувалася лише N-кінцева частина молекули токсину. Відомо, що інсектицидна активність забезпечується першими з N-кінця 646 амінокислотними залишками молекули протоксину. Ця N-кінцева ділянка протоксинів B. thuringiensis є високогомологічною у різних штамів (гомологія 98%), а С-кінцева ділянка є більш варіабельною.

Введення N-кінцевої ділянки протоксинів B. thuringiensis в рослини здатне забезпечити її стійкість до комах-шкідників. «Короткий» ген протоксину у поєднанні з використанням сильного конститутивного 35-S промотора вірусу мозаїки капусти дозволяє отримувати трансгенні рослини стійкі до комах.

Одним з ефективних механізмів захисту від комах-шкідників є утворення рослинами інгібіторів протеїназ. Потрапляючи в кишківник комахи, вони блокують гідроліз рослинних білків. Однак, такий механізм захисту не достатньо ефективний. Методами генної інженерії було виділено гени, що відповідають за синтез інгібіторів протеїназ, та створено системи з них і сильних рослинних промоторів. Таким чином, було отримано трансгенні рослини, які синтезують інгібітори протеїназ у великих кількостях, що надавало рослинам стійкості до комах-шкідників.

Особливо ефективним є поєднання токсинів B. thuringiensis і інгібіторів протеїназ. При створенні трансгенних рослин можна використати ДНК, що кодує гібридний білок «інгібітор протеїназ/укорочений токсин». Рослини, що синтезують навіть невелику кількість такого гібридного білку, в значному ступені захищені від вірусів.

Перший комерційний сорт картоплі, стійкий до колорадського жука, створено фірмою Монсанто шляхом введення до геному картоплі модифікованого Bt-гену cryІІІ. Цією ж та іншими фірмами на основі Bt-генів отримані стійкі до комах-шкідників комерційні сорти бавовника, кукурудзи та рису.

Подібні статті

Рослинність евтрофних боліт
Актуальність. В епоху широкомасштабного впливу людської цивілізації на навколишнє середовище проблема вивчення закономірностей генезису, динаміки боліт і заболочених земель як важливого біоенергетичного компонента та носія значного обсягу ...

Молекулярні компоненти, що утворюють адгезивні міжклітинні контакти
Молекулярні компоненти міжклітинних адгезивних контактів, а саме, кадгерини і катеніни, утворюють складні багатошарові тканини з окремих однотипних клітин, та дозволяють обмінюватись інформацією між ними. Їх регульована експресія є важливо ...