Agrobacterium

Grup parafiletic de bacterii
Nume
Agrobacterium
statutul titlului
taxonomică învechită
nume stiintific
Agrobacterium Conn 1942
amendament. Sawada și colab. 1993
taxon părinte
Genul Rhizobium Frank 1889
se modifică. Young și colab. 2001
feluri

vezi textul

Imagini la Wikimedia CommonsImagini la Wikimedia Commons
Agrobacterium pe WikispeciesSistematică la Wikispecies

Agrobacterium  (lat.) - un grup de bacterii gram-negative , izolate pentru prima dată ca gen independent de G. J. Conn în 1942. Membrii genului sunt capabili de transfer orizontal de gene , ceea ce provoacă tumori la plante. Cea mai cercetată și bine studiată specie din acest gen este Agrobacterium tumefaciens . Agrobacterium este cunoscut pe scară largă pentru capacitatea sa de a schimba transferul de ADN între el însuși și plante. Datorită acestei proprietăți, membrii acestui gen au devenit un instrument important în inginerie genetică .

Genul Agrobacterium este heterogen ca compoziție. În 1998, a fost efectuată o reclasificare, în urma căreia toți reprezentanții Agrobacterium au fost împărțiți în patru genuri noi: Ahrensia , Pseudorhodobacter , Ruegeria și Stappia [1] [2] . Cu toate acestea, studiile ulterioare din 2001-2003 au concluzionat că majoritatea speciilor ar trebui să fie repartizate genului Rhizobium [3] [4] [5] .

Agenti patogeni vegetali

A. tumefaciens determină formarea de tumori maligne la plante – fiere. Ele apar de obicei la joncțiunea rădăcinii și lăstarilor. Astfel de tumori rezultă din transferul conjugativ al unei plasmide Ti bacteriene ( ADN-T ) în celulele plantei. Specia strâns înrudită A. rhizogenes provoacă, de asemenea, tumori radiculare și posedă o plasmidă Ri specială (inducetoare de rădăcină  ) .  Deși poziția taxonomică a Agrobacterium este în mod constant revizuită, este totuși posibilă împărțirea acestui gen în trei biovari : A. tumefaciens , A. rhizogenes și A. vitis . Tulpinile din grupul A. tumefaciens și A. rhizogenes pot purta fie plasmida Ti, fie Ri , în timp ce tulpinile din grupul A. vitis , care de obicei infectează doar strugurii , poartă plasmida Ti. Tulpinile non - Agrobacterium au fost izolate din probe naturale care poartă plasmida Ri, iar studiile de laborator au arătat că tulpinile non- Agrobacterium pot transporta și plasmida Ti. Multe tulpini naturale de Agrobacterium nu posedă nici plasmida Ti, nici plasmida Ri și, prin urmare, nu sunt virulente.

Plasmida T-ADN este introdusă semi-aleatoriu în genomul celulei gazdă [6] , iar genele responsabile de formarea tumorii sunt exprimate, ceea ce duce în cele din urmă la formarea biliei. T-ADN-ul conține gene care codifică enzimele necesare pentru sinteza aminoacizilor nestandard , de obicei octopină sau nopalină . Enzimele sunt, de asemenea, codificate aici pentru sinteza hormonilor vegetali auxină și citochinină , precum și pentru biosinteza diferitelor tipuri de opine , care oferă bacteriilor o sursă de carbon și azot inaccesibilă altor microorganisme. Această strategie conferă Agrobacterium un avantaj selectiv [7] . O modificare a echilibrului hormonal al plantei duce la o încălcare a diviziunii celulare și la formarea unei tumori. Raportul dintre auxină și citokină determină morfologia tumorii (sub formă de rădăcină, fără formă sau asemănătoare lăstarilor).

Agenti patogeni umani

Deși Agrobacterium infectează în mod normal doar plantele, poate provoca boli oportuniste la persoanele imunodeprimate [8] [9] , dar nu există dovezi care să sugereze că este dăunător persoanelor sănătoase. Cel mai vechi raport al unei boli umane cauzate de Agrobacterium radiobacter a fost de către Dr. J.R. Kane din Scoția (1988) [10] . Studii mai recente au confirmat că Agrobacterium infectează și transformă genetic anumite tipuri de celule umane și este capabil să introducă T-ADN în genomul celular. Studiul a fost realizat folosind o cultură de țesut uman, astfel încât nu s-au făcut evaluări cu privire la patogenitatea acestui organism pentru oameni în natură [11] .

Utilizare în biotehnologie

Capacitatea Agrobacterium de a-și transfera genele în plante și ciuperci este utilizată în biotehnologie , în special în inginerie genetică , pentru a îmbunătăți performanța plantelor. De obicei, plasmidele Ti sau Ri modificate sunt utilizate în aceste scopuri. În primul rând, plasmida este „neutralizată” prin îndepărtarea genelor care cauzează dezvoltarea tumorii; singura parte a ADN-ului T necesară procesului de transfer sunt două repetări mici (25 de perechi de baze). Cel puțin o astfel de repetare este necesară pentru transformarea cu succes. Mark Van Montagu și Joseph Schell de la Universitatea din Gent ( Belgia ) au descoperit mecanismul transferului de gene între Agrobacterium și plante, ceea ce a condus la crearea unor metode de modificare a ADN-ului Agrobacterium pentru a livra eficient genele celulelor vegetale [12] [13 ]. ] . O echipă de cercetători condusă de Dr. Mary-Dell Chilton a demonstrat pentru prima dată că îndepărtarea genelor de virulență nu afectează negativ capacitatea Agrobacterium de a-și introduce ADN-ul în genomul plantei (1983).

Genele care trebuie introduse în celula vegetală sunt donate într-un vector special pentru transformarea plantei, care constă dintr-o regiune T-ADN a unei plasmide neutralizate și un marker selectabil (de exemplu, o genă de rezistență la antibiotice) care permite selecția plantelor care au suferit transformari cu succes. În plus, plantele transformate sunt crescute într-un mediu cu un antibiotic, iar cele care nu poartă ADN-ul T și gena de rezistență în genomul lor vor muri.

Transformarea folosind Agrobacterium se poate face în două moduri. Protoplastele sau lamele de frunze sunt incubate cu Agrobacterium și apoi întreaga plantă este regenerată folosind tehnici de cultură tisulară. Metoda standard de transformare a Arabidopsis  este metoda de scufundare a florilor: florile sunt scufundate într-o cultură Agrobacterium , iar bacteriile transformă celulele germinale care produc gameți feminini . Apoi, semințele rezultate pot fi testate pentru rezistența la antibiotice (sau selectate folosind orice alt marker). O metodă alternativă este agroinfiltrarea , în care o soluție de cultură celulară bacteriană este introdusă în frunză prin stomată .

Agrobacterium nu infectează toate speciile de plante, dar există câteva alte tehnici eficiente de transformare, cum ar fi pistolul genetic .

Agrobacterium este inclus în lista surselor de material genetic utilizat pentru a crea următoarele OMG -uri în SUA [14] :

Specie

Poziția speciei în genul Agrobacterium [15] Pozitie curenta
„A. aggregatum” Ahrens 1968 Labrenzia aggregata (Uchino et al. 1999) Biebl et al. 2007 [16]
„A. albilineans” (Ashby 1929) Savulescu 1947 Xanthomonas albilineans (Ashby 1929) Dowson 1943 amenda. van den Mooter și leagăne 1990 [17]
A. atlanticum Rüger și Höfle 1992 Ruegeria atlantica (Rüger și Höfle 1992) Uchino și colab. 1999 se modifică. Vandecandelaere et al. 2008
A. ferrugineum ( ex Ahrens și Rheinheimer 1967) Rüger și Höfle 1992 Pseudorhodobacter ferrugineus (Rüger și Höfle 1992) Uchino și colab. 2003
A. gelatinovorum ( ex Ahrens 1968) Rüger și Höfle 1992 Thalassobius gelatinovorus (Rüger și Höfle 1992) Arahal și colab. 2006
„A. kieliense” Ahrens 1968 Ahrensia kielensis corrig. ( ex Ahrens 1968) Uchino et al. 1999 [18]
A. larrymoorei Bouzar și Jones 2001 Rhizobium larrymoorei (Bouzar și Jones 2001) Young 2004
A. meteori Ruger și Höfle 1992 Ruegeria atlantica (Rüger și Höfle 1992) Uchino și colab. 1999 se modifică. Vandecandelaere et al. 2008
A. radiobacter (Beijerinck și van Delden 1902) Conn 1942 Rhizobium radiobacter (Beijerinck și van Delden 1902) Young și colab. 2001
"A. rathayi" (Smith 1913) Savulescu 1947 Rathayibacter rathayi (Smith 1913) Zgurskaya și colab. 1993 [19]
A. rhizogenes (Riker et al. 1930) Conn 1942 emend. Sawada și colab. 1993 Rhizobium rhizogenes (Riker și colab. 1930) Young și colab. 2001
A. rubi (Hildebrand 1940) Starr și Weiss 1943 Rhizobium rubi (Hildebrand 1940) Young și colab. 2001
„A. sanguineum” Ahrens și Rheinheimer 1968 Porphyrobacter sanguineus ( ex Ahrens și Rheinheimer 1968) Hiraishi și colab. 2002 [20]
A. stellulatum ( ex Stapp și Knösel 1954) Rüger și Höfle 1992 Stappia stellulata (Rüger și Höfle 1992) Uchino și colab. 1999 se modifică. Beebl şi colab. 2007
A. tumefaciens (Smith și Townsend 1907) Conn 1942 typus Rhizobium radiobacter (Beijerinck și van Delden 1902) Young și colab. 2001
A. vitis Ophel și Kerr 1990 Allorhizobium vitis ( Ophel și Kerr 1990) Mousavi și colab. 2016

Note

  1. ^ Uchino Y., Yokota A., Sugiyama J. Phylogenetic position of the marine subdivision of Agrobacterium species based on 16S rRNA sequence analysis  //  The Journal of General and Applied Microbiology : journal. - 1997. - Vol. 43 , nr. 4 . - P. 243-247 . doi : 10.2323 /jgam.43.243 . — PMID 12501326 .
  2. ↑ Uchino, Yoshihito; Hirata, Aiko; Yokota, Akira; Sugiyama, Junta. Reclasificarea speciilor marine Agrobacterium: Propuneri de Stappia stellulata gen. nov., pieptene. nov., Stappia aggregata sp. nov., nom. Ap., Ruegeria atlantica gen. nov., pieptene. nov., Ruegeria gelatinovora comb. nov., Ruegeria algicola comb. nov. și Ahrensia kieliense gen. nov., sp. nov., nom. Rev  (engleză)  // Jurnalul de microbiologie generală și aplicată. - 1998. - Vol. 44 , nr. 3 . - P. 201-210 . - doi : 10.2323/jgam.44.201 . — PMID 12501429 .
  3. ↑ Young JM, Kuykendall LD, Martínez-Romero E., Kerr A., ​​​​Sawada H. O revizuire a Rhizobium Frank 1889, cu o descriere modificată a genului și includerea tuturor speciilor de Agrobacterium Conn 1942 și Allorhizobium undicola de Lajudie et al. 1998 ca noi combinații: Rhizobium radiobacter, R. Rhizogenes, R. Rubi, R. Undicola și R. Vitis  (engleză)  // International journal of systematic and evolutionary microbiology : journal. - 2001. - Vol. 51 , nr. Pt 1 . - P. 89-103 . - doi : 10.1099/00207713-51-1-89 . — PMID 11211278 .  (link indisponibil)
  4. ↑ Farrand SK, Van Berkum PB, Oger P. Agrobacterium este un gen definibil al familiei Rhizobiaceae  //  Jurnalul Internațional de Microbiologie Sistematică și Evolutivă : jurnal. - 2003. - Vol. 53 , nr. 5 . - P. 1681-1687 . - doi : 10.1099/ijs.0.02445-0 . — PMID 13130068 .
  5. ↑ Young JM, Kuykendall LD, Martínez-Romero E., Kerr A., ​​​​Sawada H. Clasificarea și nomenclatura Agrobacterium și Rhizobium - un răspuns la Farrand și colab. (2003)  (engleză)  // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology : jurnal. - 2003. - Vol. 53 , nr. 5 . - P. 1689-1695 . - doi : 10.1099/ijs.0.02762-0 . — PMID 13130069 .
  6. ^ Francis KE, Spiker S. Identificarea transformanților Arabidopsis thaliana fără selecție dezvăluie o apariție ridicată a integrărilor T-ADN silențioase  //  The Plant Journal : journal. - 2004. - Vol. 41 , nr. 3 . - P. 464-477 . - doi : 10.1111/j.1365-313X.2004.02312.x . — PMID 15659104 .
  7. ↑ Pitzschke A., Hirt H. Noi perspective într-o poveste veche: Agrobacterium-induced tumor formation in plants by plant transformation  //  The EMBO Journal : journal. - 2010. - Vol. 29 , nr. 6 . - P. 1021-1032 . - doi : 10.1038/emboj.2010.8 . — PMID 20150897 .
  8. ↑ Hulse M., Johnson S.,. Infecții cu Agrobacterium la oameni: experiență la un spital și revizuire  (engleză)  // Clinical Infectious Diseases: jurnal. - 1993. - Vol. 16 , nr. 1 . - P. 112-117 . - doi : 10.1093/clinids/16.1.112 . — PMID 8448285 .
  9. ↑ Dunne Jr. WM, Tillman J., Murray JC Recuperarea unei tulpini de Agrobacterium radiobacter cu un fenotip mucoid de la un copil imunocompromis cu bacteriemie  (engleză)  // Journal of clinical microbiology: journal. - 1993. - Vol. 31 , nr. 9 . - P. 2541-2543 . — PMID 8408587 . Arhivat din original pe 25 septembrie 2019.
  10. ↑ Cain, John Raymond. Un caz de septicemie cauzată de Agrobacterium radiobacter  (engleză)  // Journal of Infection : journal. - 1988. - Vol. 16 , nr. 2 . - P. 205-206 . - doi : 10.1016/s0163-4453(88)94272-7 . — PMID 3351321 .
  11. ↑ Kunik T., Tzfira T., Kapulnik Y., Gafni Y., Dingwall C., Citovsky V.  Genetic transformation of HeLa cells by Agrobacterium  // Proceedings of the National Academy of Sciences  : journal. - Academia Națională de Științe , 2001. - Vol. 98 , nr. 4 . - P. 1871-1876 . - doi : 10.1073/pnas.041327598 . - Cod biblic . — PMID 11172043 . — .
  12. ↑ Schell J., Van Montagu M. The Ti-Plasmid of Agrobacterium Tumefaciens, A Natural Vector for the Introduction of NIF Genes in Plants? // Inginerie genetică pentru fixarea azotului  (engleză) / Hollaender, Alexander; Burris, RH; Day, P.R.; Hardy, RWF; Helinski, D. R.; Lamborg, M.R.; Owens, L.; Valentine, R.C. - 1977. - Vol. 9. - P. 159-179. — (Științe de bază ale vieții). — ISBN 978-1-4684-0882-9 . - doi : 10.1007/978-1-4684-0880-5_12 .
  13. ^ Joos H., Timmerman B., Montagu MV, Schell J. Genetic analysis of transfer and stabilization of Agrobacterium DNA in plant cells  //  The EMBO journal : journal. - 1983. - Vol. 2 , nr. 12 . - P. 2151-2160 . — PMID 16453483 .
  14. ↑ Lista FDA de consultări finalizate privind alimentele bioinginerie arhivată la 13 mai 2008 la Wayback Machine , arhivată la 13 mai 2008.
  15. ↑ Genul Agrobacterium  : [ ing. ]  // LPSN .
  16. ↑ Genul Labrenzia  : [ ing. ]  // LPSN .  (Accesat: 13 ianuarie 2018) .
  17. ↑ Genul Xanthomonas  : [ ing. ]  // LPSN .  (Accesat: 13 ianuarie 2018) .
  18. ↑ Genul Ahrensia  : [ ing. ]  // LPSN .  (Accesat: 13 ianuarie 2018) .
  19. ↑ Genul Rathayibacter  : [ ing. ]  // LPSN .  (Accesat: 13 ianuarie 2018) .
  20. ↑ Genul Porphyrobacter  : [ ing. ]  // LPSN .  (Accesat: 13 ianuarie 2018) .

Link- uri externe

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
Taxonomie