Transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis. Genetikailag módosított élőlények – Wikipédia

Biotikus stressz-rezisztens transzgénikus növények Dudits D. Vírus eredetű molekulák a virális patogénekkel szembeni rezisztencia kialakításában Az ismert növényi vírusok száma meghaladja az ezret, helminták meghatározása biológia az általuk okozott termésveszteség igen jelentős.

Csak Angliában a burgonyánál 40 millió fontra, az árpánál 6 millió fontra becsülik az évente keletkező kárt. Trópusi országokban a vírus okozta betegségek igen súlyos nehézséget teremthetnek a táplálék előállításában.

A védekezés fontos eleme a vírusmentes szaporítóanyag használata és a rovar- gomba- nematodavektorok elleni vegyszeres védekezés. A környezet vegyszerterhelésének mérséklésében meghatározó tényezőnek kell tekintenünk a rezisztens tenyészanyagok használatát.

A gazdanövény és a vírus kölcsönhatását az okozott kár alapján a következőképpen csoportosíthatjuk: tolerancia: az egész növény fertőzött, de a tünetek gyengék hiperszenzitív reakció: nekrózis sejtelhalás következtében a vírus a fertőzés helye körüli sejtekre korlátozódik küszöb alatti fertőzés: a vírus képtelen a fertőzött sejtekből új sejtekbe átkerülni valódi immunitás: a vírus replikációja gátolt a fertőzött sejtekben.

Mind domináns paradicsom Tm-1mind recesszív bab bc-1 gén biztosíthat rezisztenciát. A természetes rezisztenciagének korlátozott száma és a fenotípus labilitása kiemelten indokolttá teszi új rezisztenciaforrások állandó létrehozását. Ennek során a molekuláris biológiai ismeretek felhasználása több lehetőséget is kínál. A vírus RNS- illetve fehérjemolekuláinak közvetítésével egyaránt kialakítható rezisztencia, ezért indokolt röviden áttekinteni a növényi vírusok genomjának főbb elemeit és a kódolt legfontosabb fehérjéket.

A replikáz komplex részét képezheti még a helikáz, amely elősegíti a kettősszálú nukleinsav-molekula szálainak szétválását lehetővé téve a negatív szál szintézisének elindulását.

A vírusgenom biztosítja a vírus sejtről sejtre történő mozgásához szükséges transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis szintézisét is. A terjedést elősegítő fehérjék hozzájárulnak a plazmodezmán való átjutáshoz. A vírus köpenyfehérje mint szerkezeti fehérje szükséges az RNS-molekula becsomagolásához.

Szerepet játszik még a vírus növényen belüli hosszútávú mozgásában is. A kukorica csíkoltsági vírus MSV DNS-ének szekvencia-analízise lehetővé teszi a főbb funkcionális elemek behatárolását 9. A rekombináns DNS-módszerek nemcsak a vírusok molekuláris szerkezetének megismerését tették lehetővé, hanem alapot adtak az egyes funkcionális komponensek felhasználására rezisztens növények előállítása érdekében.

A felhasznált molekulák alapján megkülönböztethetünk fehérje illetve nukleinsav közvetítésével kialakított rezisztenciát. A köpenyfehérje gén kifejeztetésével kialakított rezisztencia A keresztvédettség jelenségét már régóta ismerik a növénykórtan kutatói.

Egy gyengébb vírusfertőzést követően felülfertőzés esetén védettség figyelhető meg. Ennek a biológiai védekezési mechanizmusnak a kihasználása az, amikor a vírus köpenyfehérje KF cDNS-ét növényi promoterrel együtt építik be a transzformáns növényekbe.

Megfigyelték, hogy a rezisztencia kifejezettebb, ha vírussal fertőzik a növényeket, szemben az RNS inokulálásakor tapasztalt reakcióval. Ebből arra következtettek, hogy a köpenyfehérje jelenléte a fertőződő sejtben gátolja a vírus szerkezeti szétesését, ami szükséges a szaporodáshoz. A KF transzformáns hajtásokat kontrollnövényekre oltva igazolni lehetett a vírusmozgás gátlását a KF-t szintetizáló szövetekben.

Ez a géntechnológiai megközelítés igen sikeresnek bizonyult, hiszen használhatósága nemcsak laboratóriumi, hanem szabadföldi körülmények között is igazolódott. Példaként a 9. A jobb oldali sor növényei a burgonya Y-vírus burokfehérje cDNS-ét tartalmazzák.

Jól látható a növények tünetmentessége a bal oldali sor kontrollnövényeinek súlyos károsodásával összehasonlítva.

Burgonya, sárgadinnye, szója, paradicsom és búza köpenyfehérje transzformánsok szabadföldi értékelése van folyamatban a világ különböző országaiban. Külön jelentőséget ad ennek a módszernek, hogy elhanyagolható a beépített virális szekvencia és egy felülfertőző vírus közötti rekombináció kockázata. Módosított mozgási fehérjékre épített ellenállóság A DNS geminivírusok a sejtmagban replikálódnak, és más-más fehérje biztosítja az egyszálú genom kijutását a citoplazmába illetve a szomszédos sejtekbe.

Az RNS-vírusok a citoplazmában replikálódnak és a sejtek közötti mozgáshoz az ún. Ezek a fehérjék in vitro egyszálú nukleinsavakat tudnak kötni, és a növényi sejtekben megtalálhatók mikrotubulusokhoz kacsolódva, illetve felhalmozódnak a plazmodezmatákban. A transzformáns növényekkel végzett kísérletek azt mutatták, transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis a funkcióját elvesztett, mutáns MF kifejeztetése vezethet vírusrezisztenciához a betegség szisztemikus terjedésének gátlásával.

Fontos megfigyelés, hogy az ilyen transzformánsok különböző mértékben, de többféle vírussal szemben is rezisztensnek bizonyultak. A replikázgén kifejeztetése A különféle vírusokból származó replikáz-cDNS beépítése a gazdanövénybe több esetben is rezisztencia kialakulását eredményezte. A vírusok egy csoportjánál burgonya X-vírus; csicseriborsó mozaik vírus, paprika tobamo vírus RNS által megvalósított, homológia függő, így törzs-specifikus transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis tapasztaltak.

Ezzel szemben a burgonya Y-vírus replikázgén kifejeztetésének hatékonysága a mutáns fehérje szintézisétől függött. A vad típusú fehérje nem eredményezett rezisztenciát. Nukleinsav-molekulák által közvetített rezisztencia Az előzőek szerint papilloma condyloma különbség transzformánsokkal végzett kísérletek egy része felhívja a figyelmet arra, hogy a rezisztencia kialakulhat a fehérjetermék hiányában.

Számos próbálkozás történt RNS-molekulákra épített rezisztencia kialakításra. A szatellit RNS-ek kis méretű molekulák, önmagukban nem, csak segítő helper vírus közreműködésével fejtik ki hatásukat fokozva a tüneteket.

Bár a szatellit RNS kifejeztetése során több esetben a vírusfertőzés visszaszorult, mégsem javasolható ez a módszer, mert viszonylag nagy a veszélye új vírus—szatellit kombinációk kialakulásának, és ezzel veszélyes patogének keletkezésének. Vírusrezisztencia és transzkripció utáni génelhallgattatás Többek között a burgonya X-vírus-replikáz RNS-polimeráz cDNS-t hordozó transzformánsok tanulmányozása vezetett transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis homológia függő génelhallgattatás és a vírusrezisztencia összefüggésének felismeréséhez.

A váratlan megfigyelés az volt, hogy a vírusrezisztens transzformánsokban a beépített polimeráz gén mRNS-ének mennyiségét kevésnek találták. Ha keresztezéssel bevittek egy újabb homológ példányát a polimeráz génnek, akkor az is inaktiválódott illetve a rezisztencia szigorúan vírustörzs-specifikusságot mutatott.

A burgonya Y-vírus proteáz génjét szensz és antiszensz orientációban építettek be dohánynövényekbe, majd keresztezéssel a két transzgént egy növényben kombinálták. A szensz és antiszensz mRNS egyidejű jelenléte a sejtekben rezisztenciát illetve immunitást eredményezett.

A nagyfokú homológián alapuló rezisztencia kialakulásában az antiszensz RNS szintézise fontos komponens. A fenti kísérletben ezt egy külön génbeépítés biztosította. Egyetlen szensz virális transzgén esetén több példányú beépülés szükséges, mégpedig fordított helyzetű ismétlődések formájában. Ebben az esetben a transzkripció önmagával komplementer RNS-eket is fog eredményezni.

• Növényi biotechnológia és géntechnológia | Digitális Tankönyvtár
• A májféreg tüneteinek kezelése
• A condyloma gyógyítható vagy sem

A rezisztencia megnyilvánulásának feltétele, hogy mind a virális, mind a transzgén mRNS mennyisége egy kritikus szintet elérjen. A kísérleti eredmények egy részét úgy értelmezhetjük, hogy hpv testszag, rendellenes szerkezetű, rövidebb méretű RNS-ek hatására vezethető vissza a génelhallgattatás vagy a rezisztencia 9.

Előfordulhat egyszerűbb, egyirányú illetve komplexebb, többirányú beépülés a RNS-ek által közvetített vírusrezisztencia: vírus eredetű gén cDNS beépítése esetén arról RNS-molekulák szintetizálódnak és kikerülnek a citoplazmába. A vírus replikációja során képződő antiszensz RNS-ek és a transzgén RNS-ek homológiája esetén 60 nukleotid hosszú szakasz már elegendő a kialakuló kettősszálú RNS-ek aktiválhatják a nukleázt és gátlódik a vírus replikációja b Az RNS mennyiségi viszonyaira épülő modell.

Ha nagy mennyiségben szintetizálódik a transzgénről RNS, akkor keletkezhetnek kettősszálú régiók, amelyek aktiválhatják a nukleázt. Másik lehetőség, hogy a kettősszálú szakaszok templátként szolgálnak a növényi kettősszálú RNS-polimeráz számára, és antiszensz RNS-ek szintetizálódnak. Érdemes megemlíteni, hogy a génelhallgattatás GS lehet szisztemikus, azaz átterjed ez a funkció a növény azon részeibe, amelyekbe nem került beépítésre a gén.

A szisztemikus jel, feltételezhetően nukleinsav, mozogni képes a plazmodezmatákon keresztül a sejtek között illetve a floémben.

A burgonya X-vírus PVX cDNS-ében transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis köpenyfehérjét kódoló rész elé szensz és antiszensz orientációban beépítették a karotin-bioszintézis egyik génjét okozhat-e a hpv tüdőrákot. Ezzel a vírusvektorral a fertőzött növény egy génjének működését specifikusan inaktiválni lehetett.

Ez a megközelítés szerephez juthat a klónozott gének funkciójának meghatározásában. Gyorsabb, mint az inszerciós mutagenezis és használható letális funkcióvesztés analízisére is.

Történetek a Bacillus thuringiensis-ről

A bemutatott koncepciók és kísérleti megközelítések széles választékot kínálnak vírusrezisztens tenyészanyagok létrehozására. A vírus-ellenállóság értékelése először üvegházi körülmények között történik. Tekintettel a probléma gazdasági és környezetvédelmi jelentőségére, nagyszámú szabadföldi kísérletet is végeztek. Balázs Ervin összefoglalójában 13 növényfajjal folytatott értékelést sorol fel, amelyek szabadföldön történtek az USA-ban.

Engedélyezték 3 KF transzformáns növény termesztését is. Ezzel egyidőben értékelni kell a kibocsátással járó kockázatokat is. Az egyik szempont annak vizsgálata, hogy történik-e RNS-rekombináció a transzformáns növényekben ismételt vírusfertőzést követően, és ezzel keletkezhetnek-e új variáns vírusok.

A válasz természetesen, igen. További kérdés, hogy ez a természetes folyamathoz viszonyítva milyen gyakorisággal következik be. Itt meg kell említeni, hogy a poszttranszkripciós génelhallgattatási rendszer használatakor a rekombináció kockázata igen alacsony. A kockázatértékelés és a gyakoriság megbecslésének az lehetne a kísérletes megközelítése, hogy a kétszeresen fertőzött kontroll, nem transzformáns növények az egyszeresen fertőzött transzformánsokkal hasonlítjuk össze.

Kiindulva abból a feltételezésből, hogy a géntechnológiával nemesített vírusrezisztens fajták jelentős területen lesznek köztermesztésben, génkombinációnként szükséges a kockázatok becslése és kísérletes ellenőrzése. Bakteriális fertőzéssel szemben rezisztens transzgénikus növények Tekintettel a bakteriális kórokozók által okozott jelentős veszteségekre, egy A növénynemesítés során a nemesítők keresztezéssel építik be a rezisztenciagéneket, amelyeket a fajtagyűjteményekben vagy rokon vad fajokban fedeztek fel.

A keresztezéssel végzett genetikai vizsgálatok egyértelműen alátámasztják rezisztenciagének meglétét. Így kézenfekvő ezeknek a géneknek az izolálása és a rezisztencia kialakítása transzformánsok előállításával. A hüvelyi kezelés genitális szemölcsei rezisztenciát biztosító génbeépítési stratégiák kidolgozása feltételezi a baktérium—növény kölcsönhatást kísérő molekuláris folyamatok ismeretét.

A patogén-válasz alapvetően két típusú lehet. Ennek során sejthalál következik be a fertőzés helyén, így gátlódik a fertőzés továbbterjedése. Ezzel szemben a kompatibilis fogékony kölcsönhatást nem kíséri a HR, elmarad az oxigéngyökök képződése, mérsékelt az ionáramlás és késik a védekezési gének működésének beindulása.

Fontos szemölcsök eltávolítása a lábán még, hogy állati és növényi patogének hrs génjei fehérjekiválasztási rendszert is létrehoznak, amelyek képesek a virulencia fehérjéket a gazdasejtekbe juttatni.

A kinázok fehérjék foszforilációjával vesznek részt a jelátviteli folyamatokban. A transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis túlnyúló fehérjeszakaszok szerepet játszhatnak a bakteriális avirulencia avr gének termékeivel való kölcsönhatásban. Az elmúlt években több R gént sikerült megklónozni és meghatározni a felismerésben fontos fehérjék főbb szerkezeti elemeit 9.

A leucinban gazdag ismétlődések a fehérje-fehérje kölcsönhatásban játszanak szerepet. Megfigyelhetők kináz funkciójú domének vagy nukleotid-kötő régiók.

A fehérjék foszforilációját, defoszforilációját végző kinázok és foszfatázok kulcsszerepet játszanak számos jelátviteli folyamatban. Kiemelt szerepe van a hidrogén-peroxid H2O2 képződésnek, amely mint másodlagos hírvivő, a szalicilsav szintézisét indukálja. A hiperszenzitív reakció HR és a szisztemikusan szerzett rezisztencia SAR lényeges tényezői a védekezési folyamatoknak Yang és mtsai, nyomán A növényi védekezési mechanizmusok egyaránt épülnek az ún.

Genetikailag módosított élőlények

A baktérium illetve az általa indukált, tüneteket kiváltó faktor, az ún. Ezzel egy időben bekövetkezik az ún. Ez a folyamat kétfázisú. A gyors, perceken belüli szabadgyök-képződés mind az inkompatibilis, mind a kompatibilis kölcsönhatás velejárója. Ugyanakkor a késleltetett válasz néhány óra múlva következik be, de csak az inkompatibilis kapcsolat esetén. A reaktív oxigéngyökök fontos szerepet játszanak a HR kialakulásában, lehet közvetlen antibakteriális hatásuk transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis serkenthetik a sejtfal lignifikációját.

Nem utolsósorban részt vesznek a védekezési gének működésének beindításában. A korai, elsődleges jelátviteli folyamatokat további szignálmolekulák, mint a szalicilsav, benzoesav, etilén, jazminsav, amplifikálják. A szalicilsav szintjének megemelkedése szükséges a HR válaszhoz, koordináltan aktiválja a védekezési ún.

Az általuk kódolt PR fehérjék igen különböző funkciókat látnak el. Így több PR fehérje esetében kimutatható in vitro antimikrobiális hatás, pl. Ebbe a csoportba sorolhatók transzgenikus baktérium toxin bacillus thuringiensis thioninok, proteáz-gátlók. A fitoalexinek is kis molekulatömegű, antimikrobiális hatással bíró vegyületek.

A transzkripciós aktivációt egy homeodoménnel rendelkező fehérje kötődése indítja el. Az előzőekben vázolt növényi védekezési reakciók a fertőzés helyén lejátszódó folyamatokkal kapcsolatosak.

Pedig ellenálló képesség, a tünetek mérsékelt megnyilvánulása bekövetkezhet a növény többi, patogénnel közvetlenül nem érintkező szöveteiben is. A jelenség mögött SAR-specifikus gének aktiválódását lehet kimutatni, ami a korábban bemutatott antimikrobiális fehérjék PR1-a: glükanáz; PR3: kitináz; PR2: â—1,3 glükanáz; PR5: ozmotin szintézisét biztosítja.

Kísérletek sora igazolja, hogy szalicilsav-felhalmozódás szükséges a SAR-t kísérő jelátviteli folyamatokhoz és a rezisztencia megnyilvánulásához.

A MON 810 kukorica Cry1Ab-toxintermelése – Túl magas területi dózis

A fentiekben bemutatott jelentős, új ismeretanyag a baktérium—növény kölcsönhatás molekuláris alapjairól sok esetben transzgénikus növényekkel végzett kísérletekből származik. A génbeépítés lehetőséget ad a funkciók feltárására, fontos biológiai törvényszerűségek felismerésére.

Ugyanakkor az így létrehozott tenyészanyagok felhasználásával a rezisztencianemesítés is új lehetőségekhez jut. Az alábbiakban néhány kiemelt példán keresztül kívánjuk bemutatni a bakteriális fertőzésekkel szembeni ellenállóság kialakítását szolgáló ígéretes géntechnológiai megközelítéseket. Antibakteriális fehérjék túltermeltetése a transzformáns növényekben Rovarokban előforduló kisméretű, 35—37 aminosavból álló, a bakteriális membránt károsító peptidek közül a cecropint, illetve annak szintetikus analógjait Shiva-1 és SB37 sikerült dohánynövényekben szintetizáltatni.

A HUANG és mtsai által végzett kísérletben egy sebzésre aktiválódó, proteáz-g átlót kódoló gén PiII promoterével fejeztették ki a SB37 gént úgy, hogy a szintetikus peptid-kódoló régiója elé építették be az árpa á-amiláz gén szekréciót biztosító szekvenciáját. Így kívánták elérni, hogy a peptid a növényi sejtek között fejtse ki hatását. A transzformánsok Pseudomonas syringae pv. A peptidet szintetizáló dohánynövényekben szer kevesebb baktériumot lehetett kimutatni, mint a kontrollnövényekben.

Ezek az eredmények megerősítik ennek a megközelítésnek az alkalmazhatóságát, bár figyelembe kell venni, hogy a litikus peptidek toxikusak lehetnek a növények és emlős állatok sejtjeire. A baktériumsejtek falának peptidoglükánját hidrolizáló lizozimek szintén kipróbálásra kerültek mint antibakteriális faktorok. A T4 bakteriofágból illetve emberi génbankból származó lizozim gének beépítése burgonya- és dohánynövényekbe csak részleges rezisztenciát eredményezett.

• A MON kukorica Cry1Ab-toxintermelése – Túl magas területi dózis | Darvas Béla
• Vérszegénység és menstruáció
• Széles spektrumú férgek

Talán figyelmet érdemel egy vaskötő fehérjével, a laktoferrinnel végzett transzformációs kísérlet. A tejben lévő laktoferrin antibakteriális hatása régóta ismert.

A felnevelt kalluszszövetekben egy kisebb méretű fehérjeterméket tudtak kimutatni, aminek több kórokozó baktérium Xanthomonas campestris, Pseudomonas syringae, Clavibacter flaccumfaciens.

A vas jelenléte nem befolyásolta az antibakteriális hatást. A patogenitási és virulencia faktorok gátlása Több kísérleti megközelítésben is sikeresnek bizonyult a baktérium által termelt toxin hatástalanítása akár inaktiváló mechanizmus vagy rezisztens enzim génjének kifejeztetésével.

Maguk a kórokozók védettek saját toxinjaikkal szemben.