生物技术之植物转基因资料.pptVIP

农杆菌介导的植物转化机理 农杆菌与植物互作的过程 (1)农杆菌识别并附着在植物细胞上，这一过程主要由农杆菌染色体基因编码蛋白和寄主受体蛋白介导的； (2) 农杆菌VirA–VirG双组分信号传导系统感知植物的特殊信号，如乙酰丁香酮等酚类物质及多糖类化合物； (3) VirG介导的信号传导和其它Vir基因的活化； (4) T-DNA加工，产生可转移的T－DNA链，即T－链； (5) VirB–VirD4转运复合体形成，T－链和一些Vir蛋白被运送到植物细胞；（图） (6) 形成成熟的T－复合体；（图） (7) 寄主植物蛋白（如AtKAPα、VIP1 和Ran等）协助将T－复合体运送至植物细胞核； （图） (8) T－复合体在核内转运至寄主染色体组，在农杆菌VirD2 和/或 VirE2蛋白，以及植物某些因子协助下，T-DNA整合进入植物基因组。 下一页 农杆菌与植物互作分子基础 返回 农杆菌对植物吸附 农杆菌要实现对植物的转化，首先要附着在植物细胞表面，其过程是：单个细菌以极性方式，在细胞表面乙酰化酸性荚膜多糖介导下附着在植物细胞表面；在植物创伤细胞分泌物诱导下，细菌产生大量的纤维素和一些糖类化合物，将细胞包囊起来，最后在植物细胞表面形成一个囊状结构。 细菌基因起主要作用，其中至少有5个染色体基因产物参与此过程，它们是：attR、chvA、chvB、psvA(exoC)和cel。ChvA和ChvB基因编码蛋白与环β-1, 2-D-葡聚糖合成有关，控制多糖的合成；ce l基因与纤维素合成有关，编码产物为β-脂键多糖，形成纤维细丝，参与附着过程中细菌表面的成囊过程；Att基因编码产物是细胞膜外蛋白和外周蛋白，参与了细菌的附着；psvA(exoC)同chvA和chvB相似，与合成环β-1，2-D-葡聚糖有关，且还能影响琥珀酸聚糖的形成；ChvD编码一种细菌ATP结合蛋白，在低pH值和磷酸饥饿的情况下可诱导VirG蛋白保持一定的表达水平。以上基因除attR基因参与接触外，其余基因编码蛋白及其参与合成的产物都可能参与了成囊过程。 宿主植物细胞的受体对农杆菌吸附具有一定影响作用，但目前对此了解甚少，Vitronectin被认为可能是一种细胞壁受体蛋白，Rhicadhesin可能是一种结合蛋白。 返回 T－DNA剪切与加工 VirA–VirG构成农杆菌双组分信号传导系统，VirA是结合在膜上的受体蛋白，接受植物损伤细胞分泌物的诱导后，自身磷酸化，进而激活VirG蛋白，产生DNA结合活化蛋白，活化的VirG蛋白能与Vir启动子的特定区域结合，启动其它Vir基因的转录。 VirD基因编码的两个产物VirDl和VirD2，都参与T－DNA加工过程。VirDl蛋白是一种拓扑异构酶，可将超螺旋型DNA转变成松弛型DNA；VirD2蛋白具有特异剪切单链DNA的内切酶活性，它可识别T－DNA底链边界重复序列的持定位点切割T-DNA，从而释放出一条单链DNA分子(T－链)。 VirCl基因产物能特异地结合在底链上，以促进T－链的形成。VirH基因产物则与寄主范围有关。 返回 （图） T－DNA包装 将单链T－DNA运至植物细胞，至少需要VirD2和VirE2及VirE3等 3个农杆菌毒性蛋白。 一条T－DNA单链5’端以共价形式结合一个VirD2蛋白分子，在T－链上结合许多(大约600个)virE2分子。结合在单链DNA上VirE2蛋白覆盖了T－链上的负电荷，形成了一个可以通过核孔的结构，这有助于T－复合体向核内运输。 VirEl是一种特异的分子伴侣，辅助virE2以合适的形态运输到植物细胞。VirE3具有与植物VIP1蛋白类似的功能，可做为VirE2 和 karyopherinα之间转接器分子。同时VirE3可包装VirE2，以促进其进入寄主细胞核内。 返回 （图） 农杆菌的T－DNA输出通道 农杆菌T－复合体和Vir蛋白是通过Ⅳ型泌出系统（T4SS），穿过双重膜被送入寄主细胞。 细菌的T4SS是分别由11个VirB基因和VirD4基因编码产物组成的多亚基复合体，构成细菌与寄主植物细胞之间物质转移的通道。 T4SS包括两个主要结构部分：T菌毛和一个与膜结合复合体。 返回 （图） T－复合体在植物细胞中运输 在植物细胞内，VirD2蛋白C端的NLS被植物NLS importin 识别并与其结合，随后通过importin ?蛋白停靠在核孔复合体上，5’端进入核孔通道，在VirE2的协助下，T－DNA复合体完整地进入核孔。VirE2蛋白还可与核孔内的转运媒体上，使其易于转运。 植物蛋白参与了T复合体在核内运输过程。定位在植物细胞质膜上输入蛋白α是一类识别NLS序列的报告蛋白，可特异性地与VirD2双组分NLS区结合，因此可辅助VirD2核定位。V