Ti plasmid
Et tumorinducerende (Ti) plasmid er et plasmid, der findes i patogene arter af Agrobacterium, herunder A. tumefaciens, A. rhizogenes, A. rubi og A. vitis.
Evolutionært er Ti-plasmidet en del af en familie af plasmider båret af mange arter af Alfa-proteobakterier. Medlemmer af denne plasmidfamilie er defineret ved at besidde en konserveret DNA-region kendt som repABC-genkassetten, som medierer replikation af plasmidet, opdelingen af plasmidet i datterceller under celledeling samt opretholdelse af plasmidet ved lave kopiantal i en celle.[1] Selve Ti-plasmiderne er sorteret i forskellige kategorier baseret på typen af molekyle, eller opiner, de tillader bakterierne at nedbrydes som en energikilde.[2]
Tilstedeværelsen af dette Ti-plasmid er afgørende for, at bakterierne kan forårsage svulster (krongallesygdom) i planter.[1] Dette faciliteres via visse betydningsfulde områder i Ti-plasmidet, herunder vir-regionen, som koder for virulensgener og transfer DNA (T-DNA) regionen, som er en del af Ti-plasmidet, der overføres via konjugation ind i værtsplantens celler når bakterien kommer i kontakt med et sår på værten. Disse regioner har funktioner, der tillader levering af T-DNA til værtsplanteceller og kan modificere værtsplanten til at forårsage syntese af molekyler som plantehormoner (f.eks. auxiner, cytokininer ), opiner og dannelsen af krongalletumorer.[1]
Fordi T-DNA-regionen af Ti-plasmidet kan overføres fra bakterier til planteceller, udgør det en spændende vej til overførsel af DNA mellem levende organismer og har givet interesse for store mængder forskning i Ti-plasmidet og dets mulige anvendelser inden for bioteknik.
Nomenklatur og klassifikation redigér
Ti-plasmidet er et medlem af RepABC-plasmidfamilien fundet i Alphaproteobacteria.[3] Disse plasmider er ofte relativt store i størrelse, der spænder fra 100 kbp til 2 Mbp. De kaldes også ofte replikoner, da deres replikation begynder på et enkelt sted. Medlemmer af denne familie har en karakteristisk repABC genkassette.[4] Et andet bemærkelsesværdigt medlem af denne familie er det rodinducerende (Ri) plasmid båret af A. rhizogenes, som forårsager en anden plantesygdom kendt som skægrodssygdom.[1]
Et nøgletræk ved Ti-plasmider er deres evne til at drive produktionen af opiner, som er derivater af forskellige aminosyrer eller sukkerphosphater, i værtsplanteceller. Disse opiner kan derefter bruges som næringsstof for de inficerende bakterier, som kataboliserer de respektive opiner ved hjælp af gener kodet i Ti-plasmidet.
Ti-plasmider klassificeres ud fra den type opin, de kataboliserer, nemlig: nopaline|nopaline-, octopin|octopin- eller mannityl-typer, som er aminosyrederivater eller agrocinopin-type , som er sukkerfosfatderivater.[1]
Transfer DNA (T-DNA) redigér
T-DNA'et fra Agrobacterium er ca. 15-20 kbp langt og vil blive integreret i værtsplantens genom ved dets overførsel via en proces kendt som rekombination. Denne proces udnytter allerede eksisterende huller i værtsplantecellens genom for at tillade T-DNA'et at parre sig med korte sekvenser i genomet, hvilket primer processen med DNA-ligering, hvor T-DNA'et er permanent integreret i plantegenomet.[5] T-DNA-regionen er flankeret i begge ender af 24bp-sekvenser.
I værtsplantecellens genom udtrykkes generne i det af Agrobacterium indsatte T-DNA, og leder til produktion af to primære grupper af proteiner.[1] En gruppe er ansvarlig for produktionen af plantevæksthormoner. Efterhånden som disse hormoner produceres, vil der være en stigning i celledelingshastigheden og derfor dannelsen af krongalletumorer.[6] Den anden gruppe af proteiner er ansvarlige for at drive syntesen af opiner i værtsplanteceller. De specifikke opiner, der produceres, afhænger af typen af Ti-plasmid, men ikke af planteværten. Disse opiner kan ikke udnyttes af planteværten, og vil i stedet blive eksporteret ud af plantecellen, hvor de kan optages af Agrobacterium-cellerne som fødekilde. Bakterierne besidder gener i andre områder af Ti-plasmidet, der tillader katabolisme af opiner.[1]
Referencer redigér
- ^ a b c d e f g Gordon JE, Christie PJ (december 2014). "The Agrobacterium Ti Plasmids". Microbiology Spectrum. 2 (6). doi:10.1128/microbiolspec.PLAS-0010-2013. PMC 4292801. PMID 25593788.
- ^ Hooykaas PJ, Beijersbergen AG (1994). "The virulence system of Agrobacterium tumefaciens". Annual Review of Phytopathology. 32 (1): 157-181. doi:10.1146/annurev.py.32.090194.001105.
- ^ Pinto UM, Pappas KM, Winans SC (november 2012). "The ABCs of plasmid replication and segregation". Nature Reviews. Microbiology. 10 (11): 755-65. doi:10.1038/nrmicro2882. PMID 23070556. S2CID 6518175.
- ^ Cevallos MA, Cervantes-Rivera R, Gutiérrez-Ríos RM (juli 2008). "The repABC plasmid family". Plasmid. 60 (1): 19-37. doi:10.1016/j.plasmid.2008.03.001. PMID 18433868.
- ^ Gelvin SB (2012). "Traversing the Cell: Agrobacterium T-DNA's Journey to the Host Genome". Frontiers in Plant Science. 3: 52. doi:10.3389/fpls.2012.00052. PMC 3355731. PMID 22645590.
- ^ Zhu J, Oger PM, Schrammeijer B, Hooykaas PJ, Farrand SK, Winans SC (juli 2000). "The bases of crown gall tumorigenesis". Journal of Bacteriology. 182 (14): 3885-95. doi:10.1128/jb.182.14.3885-3895.2000. PMC 94570. PMID 10869063.