Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự gắn kết, tiếp nhận và biểu hiện DNA ngoại lai bởi vi tảo và các etioplast tách chiết
Tóm tắt
Bài báo tổng hợp các phát hiện về việc tiếp nhận và biểu hiện các plasmid Escherichia coli khác nhau bởi vi tảo Anacystis nidulans và các etioplast dưa chuột tách chiết. Đặc biệt, bài báo xem xét sự gắn kết và tiếp nhận của các plasmid được đánh dấu bằng 32P qua phương pháp cắt nối và biểu hiện của các gen trong các plasmid nội sinh. Các permeaplast của A. nidulans 6301 và các etioplast dưa chuột tách chiết bằng EDTA cho thấy sự gắn kết và tiếp nhận DNA mà không bị ảnh hưởng bởi các tác nhân tách rời quá trình photophosphorylation hoặc các tác nhân phá hủy gradient proton xuyên màng. ATP ức chế cả quá trình gắn kết và tiếp nhận của các permeaplast hoặc các etioplast đã rửa bằng EDTA, nhưng đồng phân AMP-PNP (không thể thủy phân) không gây ức chế. Với các permeaplast, 20 mM Mg2+ (trong ánh sáng) không có ảnh hưởng đến việc tiếp nhận, trong khi với các etioplast đã rửa bằng EDTA, Mg2+ với cùng nồng độ ức chế sự tiếp nhận giống như 20 mM Ca2+. Quá trình biến đổi A. nidulans 6301 thành kháng ampicillin nhờ vào plasmid pBR322 được gia tăng đáng kể trong các permeaplast. Thực tế, các chiết xuất từ các tế bào đã biến đổi xúc tác cho quá trình thủy phân β-lactam nitrocefin. Quá trình biến đổi A. nidulans thành kháng sinh cũng có thể đạt được với các plasmid pHUB4 và pCH1. Ảnh hưởng của ánh sáng lên quá trình biến đổi A. nidulans 6301 thì khác nhau đối với các plasmid khác nhau. Trong các biến thể pBR322, sự biểu hiện của ribulose bisphosphate carboxylase-oxygenase (RuBisCO) tăng cao đáng kể. Trong các biến thể này, plasmid ngoại lai sao chép qua một con đường liên quan đến sự tích hợp nhiễm sắc thể và phân tách. Plasmid pCS75, một dẫn xuất của pUC9 (và do đó của pBR322) chứa một mảnh Pst1 mang gen cho các tiểu đơn vị lớn và nhỏ (S) của RuBisCO từ A. nidulans, được tiếp nhận và biểu hiện trong các etioplast cotyledon dưa chuột đã rửa bằng EDTA. Sự biểu hiện được chứng minh bởi quá trình thủy phân nitrocefin và sự kết tủa miễn dịch các tiểu đơn vị S gắn nhãn của RuBisCO (sử dụng các etioplast đã được gắn nhãn bằng 35S-methionine sau khi ủ với pCS75). Plasmid pUC9-CM mang gen cat cũng được biểu hiện trong các etioplast dưa chuột theo cách cho thấy sự phụ thuộc vào thời gian rửa etioplast bằng EDTA và nồng độ plasmid. Quá trình dịch mã (được đo bằng việc tích hợp 35S-methionine) của các etioplast đã rửa bằng EDTA tăng lên trong quá trình dưa chuột nảy mầm. Tuy nhiên, việc gia tăng dịch mã do việc ủ trước các plastid đã rửa bằng EDTA với pCS75 giảm xuống bằng không trong vòng 24 giờ dưa chuột nảy mầm. Các kết quả cho thấy rằng sự biểu hiện của DNA ngoại lai trong plastid có thể phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái phát triển của chúng.
Từ khóa
#DNA ngoại lai #plasmid #vi tảo #A. nidulans #etioplast #biểu hiện genTài liệu tham khảo
Buzby, JS, Porter, RD and Stevens, SEJr (1985) Expression of the Escherichia coli lac z gene on a plasmid vector in a cyanobacterium. Science 230: 805–807
Coen, DM, Bedbrook, JR, Bogorad, L and Rich, A (1977) Maize chloroplast DNA fragment encoding the large subunit of ribulosebisphosphate carboxylase. Proc Natl Acad Sci USA 74: 5487–5491
Coruzzi, G, Broglie, R, Edwards, C and Chua, N-H (1984) Tissue-specific and light-regulated expression of a pea nuclear gene encoding the small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase. EMBO J 3: 1671–1679
Daniell, H and McFadden, BA (1986) Characterization of DNA uptake by the cyanobacterium Anacystis nidulans Mol Gen Genet 204: 243–248
Daniell, H and McFadden, BA (1987) Uptake and expression of bacteroa and cyanobacterial genes by isolated cucumber etioplasts. Proc Natl Acad Sci USA, 84: 6349–6353
Daniell, H, Sarojini, G and McFadden, BA (1986) Transformation of the cyanobacterium Anacystis nidulans 6301 with the Escherichia coli plasmid pBR322. Proc Natl Acad Sci USa 83: 2546–2550
Daniell, H, Sarojini, G and McFadden, BA (1987a) Cyanobacterial transformation: Expression of ColEl Plasmids in Anacystis nidulans 6301. In: Biggins, J (ed.) Progress in Photosynthesis Research, Vol. IV, pp 12.837–12.840. Dordrecht: Martinus Nijhoff
Daniell H, Torres-Ruiz JA and McFadden BA (1987b) Amplified expression of ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase in pBR322-transformants of Anacystis nidulans. Submitted
Dzelzkalns, VA and Bogorad, L (1986) Stable transformation of the cyanobacterium Synochocystis sp. PCC 6803 induced by UV irradiation. J. Bacteriol 165: 964–971
Echlin, P (1970) The Origins of Plants. In: Harborne, JB, ed. Phytochemical Phylogeny, Proceedings of the Phytochemical Society Symposium, Bristol, pp 1–19. New York: Academic Press Inc
Gunge, N and Sakgachi, K (1979) Fusion of mitochondria with protoplasts in Saccharomyces cerevisiae. Mol Gen Genet 170: 243–247
Herdman, M and Stanier, RY (1977) The cyanelle: chloroplast or endosymbiotic prokaryote? FEMS Microbiol Lett 1: 7–12
Joenje, H and Venema, G (1975) Different nuclease activities in competent and non-competent Bacillus subtilis. J. Bacteriol 122: 25–33
Lamppa, GK and Bendich, AJ (1979) Changes in chloroplast DNA levels during development of pea (Pisum sativum) Plant Physiol 64: 126–130
McFadden, BA and Small, CL (1988) Cloning, expression and mutagenesis of the genes for ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase. Photosynthesis Res, 18: 245–260.
McFadden, BA, Torres-Ruiz, J, Daniell, H and Sarojini, G (1986) Interaction, functional relations and evolution of large and small subunits in Rubisco from prokaryota and eukaryota. Phil Trans R Soc Lond B 313: 347–358
Mereschkowsky, C (1905) Uber Natur and Ursprung Chromatophoren in Pflanzenreiche. Biol Zentralbl 25: 593–604
Mullet, JE and Klein, RR (1987) Transcription and RNA stability are important determinants of higher plant chloroplast RNA levels. EMBO J 6: 1571–1579
Schopf, JW and Walter, MR (1982) Origin and Early Evolution of Cyanobacteria: the Geological Evidence. In: Carr, NG and Whitton, BA (eds) The Biology of Cyanobacteria, pp 543–564. Oxford: Blackwell Scientific Publications
Schwartz, RM and Dayhoff, MO (1981) Chloroplast Origins: Inferences from Protein and Nucleic Acid Sequences. In: Frederick, JF. (ed) Origins and Evolution of Eukaryotic Intracellular Organelles, Ann NY Acad Sci, Vol. 361, pp. 260–272. New York: New York Academy of Sciences Author note: numerous other articles establishing similarities between cyanobacteria and chloroplasts may be found in this symposium volume
Scott, NS and Possingham, JV (1980) Chloroplast DNA in expaning spinach leaves. J Exp Botany 31: 1081–1092
Scott, NS and Possingham, JV (1983) Changes in chloroplast DNA levels during growth of spinach leaves. J Exp Botany 34: 1756–1767
Singh, DT, Nirmala, K, Modi, DR, Katiyar, S and Singh, NH (1987) Genetic transfer of herbicide resistance gene(s) from Gleocapsa spp. to Nostoc muscorum. Mol Gen Genet 208: 436–438
Wallin, A and other contributors (1984) Uptake of Organelles. In: Vasil, IK (ed.) Cell Culture and Somatic Cell Genetics of Plants, Vol. 1. Laboratory Procedures and Their Applications, pp 503–513. New York: Academic Press, Inc