Sản xuất hiệu quả yếu tố tăng trưởng sợi huyết người trong cây đậu Hà Lan (Pisum sativum L.) bằng phương pháp agroinfection hạt giống đã nảy mầm

Springer Science and Business Media LLC - Tập 11 Số 1 - 2011
Yixuan Fan1, Wei Li1, Junjie Wang1, Jingying Liu1, Mingwei Yang2, XU Duo1, Xuemei Zhu1, Xingzhi Wang1
1Institute of Genetics and Cytology, Northeast Normal University, Changchun 130024, China
2College of Life Sciences, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

Tóm tắt

Tóm tắtĐặt vấn đềĐể sản xuất protein tái tổ hợp một cách hiệu quả và quy mô lớn trong thực vật, việc biểu hiện tạm thời thông qua agroinfection có nhiều ưu điểm so với chuyển gen ổn định. Việc thao tác đơn giản, phân tích nhanh chóng và hiệu suất biểu hiện cao là có thể. Trong cây đậu Hà Lan, Pisum sativum, hệ thống làm giảm gene do virut (Virus Induced Gene Silencing System) sử dụng virut làm nâu sớm ở đậu Hà Lan đã được chuyển thành hệ thống agroinfection hiệu quả bằng cách chuyển đổi hai genome RNA của virut thành các vector biểu hiện nhị phân cho chuyển gen vào Agrobacterium.Kết quảBằng cách thẩm thấu chân không (0.08 Mpa, 1 phút) vào hạt đậu nảy mầm có rễ dài 2-3 cm với Agrobacteria mang các vector nhị phân, việc biểu hiện gene mã hóa Protein Huỳnh Quang Xanh (Green Fluorescent Protein) làm dấu hiệu và gene mã hóa yếu tố tăng trưởng sợi người acid (aFGF) đã được thu được ở 80% cây con đang phát triển đã bị thẩm thấu. Sản xuất tối đa protein tái tổ hợp đạt được 12-15 ngày sau khi thẩm thấu.Kết luậnSo với phương pháp tiêm lá, thẩm thấu chân không vào hạt giống đã nảy mầm có hiệu suất cao cho phép sản xuất quy mô lớn các cây tạm thời biểu hiện protein tái tổ hợp. Chu kỳ sản xuất cây để thu hoạch protein tái tổ hợp đã được rút ngắn từ 30 ngày cho phương pháp tiêm lá xuống còn 15 ngày bằng cách áp dụng thẩm thấu chân không. aFGF tổng hợp đã được tinh chế bằng sắc ký affinity heparin và hoạt tính mitogenic của nó trên tế bào NIH 3T3 được xác nhận tương tự như một sản phẩm thương mại.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Pellegrini L, Burke DF, von Delft F, Mulloy B: Crystal structure of fibroblast growth factor receptor ectodomain bound to ligand and heparin. Nature. 2000, 107: 1029-1034.

Burgess WH, Maciag T: The heparin-binding (fibroblast) growth factor family of proteins. Annu Rev Biochem. 1989, 58: 575-606. 10.1146/annurev.bi.58.070189.003043.

Folkman J: Angiogenesis. Ann Rev Med. 2006, 57: 1-18. 10.1146/annurev.med.57.121304.131306.

Ingber DE, Folkman J: Mechanochemical switching between growth and differentiation during fibroblast growth factor-stimulated angiogenesis in vitro, Role of extracellular matrix. J Cell Biol. 1989, 109: 317-330. 10.1083/jcb.109.1.317.

Kumagai M, Donson J, Della-Cioppa G, Grill LK: Rapid, high-level expression of glycosylated rice α-amylase in transfected plants by an RNA viral vector. Gene. 2006, 245: 169-174.

Jia HG, Pang Y, Chen X, Fang R: Removal of the selectable marker gene from transgenic tobacco plants by expression of Cre recombinase from a Tobacco mosaic virus vector through agroinfection. Transgenic Res. 2006, 15: 375-384. 10.1007/s11248-006-0011-6.

Marillonnet S, Thoeringer C, Kandzia R, Klimyuk V, Gleba Y: Systemic Agrobacterium tumefaciens-mediated transfection of viral replicons for efficient transient expression in plants. Nat Biotechnol. 2005, 23: 718-723. 10.1038/nbt1094.

Varsani A, Williamson A, Stewart D, Rybicki E: Transient expression of Human papillomavirus type 16 L1 protein in Nicotiana benthamiana using an infectious tobamovirus vector. Virus Res. 2006, 120: 91-96. 10.1016/j.virusres.2006.01.022.

Murphy A, Gilliland A, York C, Hyman B, Carr J: High-level expression of alternative oxidase protein sequences enhances the spread of viral vectors in resistant and susceptible plants. J Gen Virol. 2004, 85: 3777-3786. 10.1099/vir.0.80385-0.

Jia HG, Pang Y, Fang R: Agroinoculation as a simple way to deliver a tobacco mosaic virus-based expression vector. Acta Botanica Sinica. 2003, 45: 770-773.

Ramíırez N, Rodríguez M, Ayala M, Cremata J, Pérez M, Martinez A, Linares M, Hevia Y, Páez R, Valdés R, Gavilondo JV, Selman-Housein G: Expression and characterization of an anti-(hepatitis B surface antigen) glycosylated mouse antibody in transgenic tobacco (Nicotiana tabacum) plants and its use in the immunopurification of its target antigen. Biotechnol Appl Biochem. 2003, 38: 223-230. 10.1042/BA20030028.

Ramírez N, Ayala M, Lorenzo D, Palenzuela D, Herrera L, Doreste V, Pérez M, Gavilondo J, Oramas P: Expression of a single-chain Fv antibody fragment specific for the Hepatitis B surface antigen in transgenic tobacco plants. Transgenic Res. 2002, 11: 61-64. 10.1023/A:1013967705337.

Yusibov V, Modelska A, Steplewski K, Agadjanyan M, Weiner D, Hooper DC, Koprowski H: Antigens produced in plants by infection with chimeric plant viruses immunize against rabies virus and HIV-1. Proc. Natl Acad Sci USA. 1997, 94: 5784-5788. 10.1073/pnas.94.11.5784.

Negrouk V, Eisner G, Lee HI, Han K, Taylor D, Wong H: Highly efficient transient expression of functional recombinant antibodies in lettuce. Plant Sci. 2005, 169: 433-438. 10.1016/j.plantsci.2005.03.031.

Liu JY, Ma PD, Sun Y, Yang MY, Yang LP, Li Y, Wu YF, Zhu XJ, Wang XZ: Expression of human acidic fibroblast growth factor in Nicotiana benthamiana with a potato-virus-X-based binary vector. Biotechnol Appl Biochem. 2007, 48: 143-147. 10.1042/BA20070004.

Kapila J, Rycke R, Montagu M, Angenon G: An Agrobacterium-mediated transient gene expression system for intact leaves. Plant Sci. 1997, 122: 101-108. 10.1016/S0168-9452(96)04541-4.

Orzaez D, Mirabel S, Wieland WH, Granell A: Agroinjection of tomato fruits. A tool for rapid functional analysis of transgenes directly in fruit. Plant Physiol. 2006, 140: 3-11.

Rao MVR, Rao GJN: Agrobacterium-mediated transformation of indica rice under Acetosyringone-free conditions. Plant Biotechnology. 2007, 24: 507-511. 10.5511/plantbiotechnology.24.507.

Wang H, Hao J, Chen X, Hao Z, Wang X, Lou Y, Peng Y, Guo Z: Overexpression of rice WRKY89 enhances ultraviolet B tolerance and disease resistance in rice plants. Plant Mol Biol. 2007, 65: 799-815. 10.1007/s11103-007-9244-x.

Arazi T, Lee Huang P, Huang PL, Zhang L, Moshe SY, Gal-On A, Lee-Huang S: Production of Antiviral and Antitumor Proteins MAP30 and GAP31 in Cucurbits Using the Plant Virus Vector ZYMV-AGII. Biochem Biophys Res Commun. 2002, 292: 441-448. 10.1006/bbrc.2002.6653.

Vlahova M, Stefanova G, Petkov P, Barbulova A, Petkova D, Kalushkov P, Atanassov A, AgroBioInstitute, Sofia , Bulgaria : Genetic modification of alfalfa (Medicago sativa L.) For quality improvement and production of novel compounds. Biotechnol & Biotechnol. 2005, 19: 56-62.

Green BJ, Fujiki M, Mett V, Kaczmarczyk J, Shamloul M, Musiychuk K, Underkoffler S, Yusibov V, Mettet V: Transient protein expression in three Pisum sativum (green pea) varieties. Biotechnol J. 2009, 4: 230-237. 10.1002/biot.200800256.

Constantin GD, Krath BN, MacFarlane SA, Nicolaisen M, Johansen IE, Lund OS: Virus-induced gene silencing as tool for functional genomics in a legume species. Plant J. 2004, 40: 622-631. 10.1111/j.1365-313X.2004.02233.x.

MacFarlane S: Molecular biology of the tobraviruses. J Gen Virol. 1999, 80: 2799-2807.

MacFarlane S, Popovich A: Efficient Expression of Foreign Proteins in Roots from Tobravirus Vectors. Virology. 2000, 267: 29-35. 10.1006/viro.1999.0098.

Chapman S, Kavanagh T, Baulcombe D: Potato virus X as a vector for gene expression in plants. Plant J. 1992, 2: 549-557.

Ratcliff F, Martin-Hernandez AM, Baulcombe DC: Tobacco rattle virus as a vector for analysis of gene function by silencing. Plant J. 2001, 25: 237-245.

MacFarlane S: Tobraviruses-plant pathogens and tools for biotechnology. Molecular Plant Pathology. 2010, 11: 577-583. 10.1111/j.1364-3703.2010.00617.x.

Wang D, MacFarlane S, Maule A: Viral Determinants of Pea Early Browning Virus Seed Transmission in Pea. Virology. 1997, 234: 112-119. 10.1006/viro.1997.8637.

Vaquero C, Sack M, Chandler J, Drossard J, Schuster F, Monecke M, Schillberg S, Fischer R: Transient expression of a tumor-specific single-chain fragment and a chimeric antibody in tobacco leaves. Proc Natl Acad Sci USA. 1999, 96: 11128-11133. 10.1073/pnas.96.20.11128.

Li J, Chen M, Liu XW, Zhang HC, Shen FF, Wang GP: Transient expression of an active human interferon-beta in lettuce. Scientia Horticulturae. 2007, 112: 258-265. 10.1016/j.scienta.2006.12.047.

Mahmoudian M, Yücel M, Öktem H: Transformation of Lentil (Lens culinaris M.) Cotyledonary Nodes by Vacuum Infiltration of Agrobacterium tumefacien. Plant Molecular Biology Reporter. 2002, 20: 251-257. 10.1007/BF02782460.

Abdollahi A, Schwager C, Kleff J, Esposito I, Domhan S, Peschke P, Hauser K, Hahnfeldt P, Hlatky L: Transcriptional network governing the angiogenic swich in human pancreatic cancer. Proc Natl Acad Sci. 2007, 104: 12890-12895. 10.1073/pnas.0705505104.

Jensen RL: Growth factor-mediated angiogenesis in the malignant progression of glial tumors: a review. Surg Neurol. 1998, 49: 189-195. 10.1016/S0090-3019(97)00218-8.

Grose R, Dickson C: Fibroblast growth factor signaling in tumorigenesis. Cytokine Growth Factor Rev. 2005, 16: 179-186. 10.1016/j.cytogfr.2005.01.003.

Slavin J: Fibroblast growth-factors-at the heart of angiogenesis. Cell Biology International. 1995, 19: 431-444. 10.1006/cbir.1995.1087.

Basilico C, Moscatelli D: The FGF family of growth factors and oncogenesis. Adv Cancer Res. 1992, 59: 115-65.

Holsters M, de Waele D, Depicker A, Messens E, van Montagu M, Schell J: Transfection and transformation of Agrobacterium tumefaciens. Mol Gen Genet. 1978, 163: 181-187. 10.1007/BF00267408.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Tập 11 Số 1

Thông tin tác giả