konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · rośliny transgeniczne, gmo -...
TRANSCRIPT
![Page 1: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/1.jpg)
Konstrukcja genetycznie
modyfikowanych roślin
![Page 2: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/2.jpg)
Kroki milowe w badaniach molekularnych
i bioinżynierii roślin
• 1953 - Odkrycie struktury DNA
• 1958 - Wyizolowanie polimerazy DNA z E. coli
(można syntetyzować DNA in vitro) - Kornberg
• 1963 - Odkrycie kodu genetycznego (poznanie
zasad trójkowego kodowania informacji
genetycznej) – Crick
![Page 3: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/3.jpg)
Kroki milowe w badaniach molekularnych
i bioinżynierii roślin
• 1967 - Wyizolowanie ligazy DNA (możliwość
łączenia między sobą fragmentów DNA) -
Olivera & Lehman
• 1970 - Izolacja nowego rodzaju enzymów-
enzymów restrykcyjnych (można ciąć fragmenty
DNA w miejscach rozpoznawanych przez dany
enzym) - Smith & Wilcox
![Page 4: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/4.jpg)
Kroki milowe w badaniach molekularnych
i bioinżynierii roślin
• 1972 - Otrzymanie pierwszego rekombinowanego
DNA - połączono między sobą fragmenty DNA po
ich przecięciu przez ER - Jackson i zespół
• 1973 - Wprowadzenie obcego DNA do komórek E.
coli przez zrekombinowany plazmid (możliwość
namnażania biologicznego zrekombinowanego DNA
w kom. bakterii) - Cohen i zespół
• 1975 - Praktyczna metoda sekwencjonowania
fragmentów DNA (rozpoczął się szybki rozwój
metod sekwencjonowania DNA) - Sanger
![Page 5: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/5.jpg)
Kroki milowe w badaniach molekularnych
i bioinżynierii roślin
• 1984 - Otrzymanie pierwszej transgenicznej
petunii z wykorzystaniem agroinekcji do jej
transformacji (pracowanie powszechnie
obecnie używanej metody transformacji roślin
dwuliściennych) - De Block i in., Horsch i in.
• 1984 - Otrzymanie transgenicznego tytoniu
metodą PEG (opracowanie metody
transformacji poprzez bezpośrednie
wprowadzenie DNA do protoplastów) -
Paszkowski i in.
![Page 6: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/6.jpg)
Kroki milowe w badaniach molekularnych
i bioinżynierii roślin
• 1986 - Odkrycie łańcuchowej reakcji polimerazy
(PCR)
• 1990 - Otrzymanie kukurydzy transgenicznej z
zastosowaniem strzelby genowej (opracowanie
metody transformacji roślin jednoliściennych) -
Gordon- Kamm i in.
• 1994 - Pomidor transgeniczny Flavr- Savr na
rynku USA (pierwsza roślina transgeniczna w
uprawie) - Monsanto
![Page 7: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/7.jpg)
Zakres, cel i przykłady modyfikacji
genetycznej roślin uprawnych
• Pożądane zmiany w wegetatywnych
częściach roślin bez znaczących zmian
składu chemicznego generatywnych części
– zwiększenie tolerancji na działanie
herbicydów, choroby wirusowe i grzybowe
– zmiany architektury roślin oraz terminu
kwitnienia i dojrzewania
– zwiększenie tolerancji na stres środowiskowy
![Page 8: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/8.jpg)
Zakres, cel i przykłady modyfikacji
genetycznej roślin uprawnych
• Zmiany w składzie chemicznym i wartości
użytkowej jadalnych części roślin
- zwiększenie zawartości niedoborowych
aminokwasów
- „projektowanie olejów roślinnych”
- poprawa cech sensorycznych produktu
![Page 9: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/9.jpg)
Zakres, cel i przykłady modyfikacji
genetycznej roślin uprawnych
• Synteza specyficznych, zazwyczaj gatunkowo
obcych, substancji chemicznych
–produkcja farmaceutyków i szczepionek roślinnych
–zmiany kompleksu celulozowo-ligninowego oraz
właściwości skrobi przydatnych w produkcji naturalnych
biodegradowalnych opakowań
– zwiększenie zdolności wybranych roślin
do kumulowania w glebie składników
niepożądanych
![Page 10: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/10.jpg)
Produkcja białek
![Page 11: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/11.jpg)
SYSTEMY ROŚLINNE
• Powstanie biomasy wymaga jedynie
– energii słonecznej
– podłoża mineralnego
![Page 12: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/12.jpg)
Transformacja organizmów
wielokomórkowych
• Transformacja wszystkich
komórek dorosłej rośliny nie
jest możliwa.
• Transformacji ulegają
pojedyncze komórki, z
których roślina jest
regenerowana
![Page 13: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/13.jpg)
SYSTEMY ROŚLINNE
• Z 1 ha można otrzymać do 20 kg czystego
białka
• W przypadkach, gdy preparat białkowy
dostarczany jest drogą pokarmową – brak
konieczności oczyszczania białka
![Page 14: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/14.jpg)
METODY WYTWARZANIA OBCYCH BIAŁEK
W KOMÓRKACH ROŚLINNYCH
• Ekspresja przejściowa – wymaga
wprowadzenia genu do ukształtowanego
organizmu
• Ekspresja konstytutywna – transformacja
komórek roślinnych
![Page 15: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/15.jpg)
Ekspresja przejściowa – problemy do
rozwiązania
• Jak równocześnie dostarczyć obcy gen do
wielu komórek czy tkanek?
– Wirusy roślinne
![Page 16: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/16.jpg)
Wirusy roślinne
• 99% wszystkich wirusowych patogenów
roślinnych stanowią wirusy RNA
• niewielki genom (zwykle 6-10 tysięcy
nukleotydów) występuje najczęściej w formie
pojedynczej nici (u niektórych wirusów składa
się z dwóch, trzech lub nawet czterech
jednoniciowych RNA)
![Page 17: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/17.jpg)
Wirusy roślinne - zalety
• Najprostsze wirusy kodują zaledwie kilka
białek:
– niezbędną do replikacji genomu zależną od
RNA polimerazę RNA (RdRp – ang. RNA-
dependent RNA polymerase),
– białko umożliwiające systemiczną infekcję
(MP – ang. movement protein)
– strukturalne białko
płaszcza (CP - ang.
Coat protein)
![Page 18: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/18.jpg)
Wirusy roślinne
• Dotychczasowe badania sugerują, że najlepszym
materiałem do konstrukcji wektorów są wirusy o
jednoniciowym genomie
• Wysoki poziom ich akumulacji w zainfekowanej
tkance (do 8,6 mg wirionu / g świeżej masy)
• Naturalna zdolność do rozprzestrzeniania się i
przełączania metabolizmu rośliny na wydajną
syntezę (synteza miligramowych ilości białka/ g
tkanki roślinnej)
• Synteza produktu w ilości 0.4-2% rozpuszczalnych
białek rośliny
![Page 19: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/19.jpg)
Wirusy roślinne – zalety ułatwiające
konstrukcję układów
• Możliwość manipulowania klonami cDNA
genomów wirusowych
• Niewielkie wymiary wirusów
The structure of cowpea chlorotic mottle virus, a plant virus,
in its open and closed forms, with a section of the capsid
removed from the closed form to illustrate the interior cavity.
This virus serves as a biotemplate for viral-based
nanomaterials applications.
![Page 20: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/20.jpg)
Wirusy roślinne – zalety
• Możliwość wyboru momentu infekcji
(podczas dowolnego etapu rozwoju
rośliny) – znaczenie przy produkcji białek
toksycznych dla gospodarza
• Możliwość produkcji białek w roślinach
jedno- i dwuliściennych
![Page 21: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/21.jpg)
Wektory wirusowe (np. wius mozaiki
stokłosy BMV)
Genom wirusa mozaiki stokłosy BMV składa się z
trzech jednoniciowych cząsteczek RNA (zwanych
RNA1, RNA2 i RNA3) o polarności mRNA.
![Page 22: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/22.jpg)
Wektory wirusowe (np. wirus mozaiki
stokłosy BMV)
• RNA1 i RNA2 kodują białka replikazowe
odpowiedzialne za namnażanie
genomowych RNA
• odpowiednie modyfikacje umożliwiające
ekspresję obcych genów wprowadzone
zostały w RNA3
Brome mosaic virus
![Page 23: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/23.jpg)
Wektory wirusowe
![Page 24: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/24.jpg)
Wektory wirusowe
Photo credit: Ping Xu
Drought-stressed rice plants after six days without water.
The plant on the right is infected with Brome mosaic virus;
the one on the left is "healthy" (i.e., virus free).
![Page 25: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/25.jpg)
Ekspresja stała obcych genów
w komórkach roślinnych
![Page 26: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/26.jpg)
Ekspresja stała obcych genów
w komórkach roślinnych
• Najbardziej rozpowszechniony sposób
wytwarzania białek heterologicznych w
roślinach
![Page 27: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/27.jpg)
Ekspresja stała obcych genów w komórkach
roślinnych
• sklonowany wcześniej gen wprowadzony
zostaje do specjalnego plazmidu
posiadającego zdolność do rekombinacji z
genomem roślinnym (Ti-plazmid – ang.
Tumor inducing plasmid).
![Page 28: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/28.jpg)
Agrobacterium tumefaciens – naturalna
transformacja roślin
![Page 29: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/29.jpg)
Metoda z wykorzystaniem wektora
plazmidowego
• Wykorzystanie do wprowadzenia materiału genetycznego do komórek roślinnych bakterii z rodzaju Rhizobium: Agrobacterium tumefaciens i Agrobacterium rhizogenes, które posiadają naturalną zdolność do wprowadzania swojego DNA do roślin.
![Page 30: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/31.jpg)
Agrobacterium tumefaciens
![Page 32: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/32.jpg)
Metoda z wykorzystaniem wektora
plazmidowego
• Mikroorganizmy posiadają w swojej
komórce plazmid, który zawiera
zakodowaną informację o białkach
niezbędnych do zaatakowania rośliny. To
właśnie on wnika do komórki roślinnej, a
jeden z jego fragmentów, nazwany
odcinkiem T (T-DNA), integruje się z
materiałem genetycznym komórki
gospodarza.
![Page 33: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/33.jpg)
Metoda z wykorzystaniem
wektora plazmidowego
![Page 34: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/34.jpg)
Metoda z wykorzystaniem
wektora plazmidowego
• Usuwając geny znajdujące się wewnątrz
fragmentu T, można na ich miejsce
wstawić dowolny inny fragment DNA, który
może zawierać geny pochodzące z innego
organizmu. Obecnie do transformacji
roślin używa się plazmidów pochodzących
z Agrobacterium tumefaciens.
![Page 35: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/35.jpg)
Agrobacterium tumefaciens
• Plazmid Ti
• 120 kB
![Page 36: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/36.jpg)
Plazmidy pochodne plazmidu Ti
Agrobacterium tumefaciens
![Page 37: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/37.jpg)
Struktura odcinka T-DNA
![Page 38: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/38.jpg)
Transfer T-DNA do komórek
roślinnych
Proces przekazywania T-DNA jest aktywowany, kiedy dochodzi do kontaktu A.
tumefaciens z uszkodzoną tkanką roślinną
T-DNA jest nacinane w miejscu RB, zachodzi replikacja jednoniciowego DNA
do miejsca RB, a następnie powstałe fragmenty wnikają do komórek rośliny
(vir)
![Page 39: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/39.jpg)
Transfer T-DNA do komórek
roślinnych
![Page 40: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/40.jpg)
Transfer T-DNA do komórek
roślinnych
• T-DNA integruje z genomem w
przypadkowych miejscach
• Komórki, które uległy transformacji
zaczynają dzielić się tworząc guzy
Comparison of A. tumefaciens-induced
crown galls on wild-type tomato (A and C)
and the Never ripe (ethylene insensitive)
mutant (B and D) stems.
![Page 41: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/41.jpg)
Agrobacterium tumefaciens
Geny vir i T-DNA mogą być dostarczane w dwóch
oddzielnych plazmidach
![Page 42: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/42.jpg)
Agrobacterium tumefaciens
• Zainfekowane komóki umieszcza się na
pożywce zawierającej antybiotyk lub
herbicyd
• Następnie z pojedynczych
transformowanych komórek odtworzone
zostają cale rośliny w procesie zwanym
regeneracją
![Page 43: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/43.jpg)
Badania roślin
• Czy gen ulega wydajnej ekspresji?
• Czy obecność genu/białka nie wpływa
negatywnie na funkcjonowanie roślin (np.
Uniemozliwi kwitnienie roślin czy
owocowanie?
![Page 44: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/45.jpg)
Transformacja roślin
• T-DNA integruje się w każdej komórce w
innym miejscu genomu
• Insercja zachodzi w obrębie tylko jednej
części chromosomu (insercja nie jest
letalna – rośliny - organizmy diploidalne)
![Page 46: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/46.jpg)
W laboratorium Instytutu Chemii Bioorganicznej
PAN w Poznaniu:• Otrzymano szereg roślin transgenicznych, w
których syntetyzowane są
– białka wirusowe (białko powierzchniowe wirusa
zapalenia wątroby typu B (HBV)
– białko otoczki wirusa klasycznego pomoru świń
(CSFV)
– białka pasożytnicze (proteinaza kodowana przez
motylicę wątrobową)
![Page 47: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/47.jpg)
W laboratorium Instytutu Chemii Bioorganicznej
PAN w Poznaniu:
• Wykazano, iż spożycie rośliny transgenicznej
zawierającej antygen powierzchniowy HBV
indukuje specyficzną odpowiedź
immunologiczną mogącą chronić ludzi przed
zakażeniem wirusowym.
• Obecnie prowadzone są analogiczne
eksperymenty dotyczące immunogenności
białka pochodzącego z CSFV i z motylicy.
![Page 48: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/48.jpg)
Transformacja roślin
• Metoda ta ma poważne ograniczenie -
można ja stosować wyłącznie do roślin
dwuliściennych, ponieważ tylko one
ulegają zarażeniu przez Agrobacterium.
Rośliny jednoliścienne, do których należą
zboża, nie mogą być transformowane tym
sposobem.
![Page 49: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/49.jpg)
Metody bez wykorzystania
wektora
![Page 50: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/50.jpg)
Metody bez wykorzystania wektora
1. Są to metody polegające na bezpośrednim
wprowadzeniu DNA do komórek
roślinnych. Niezbędnym etapem jest
poddanie komórek roślinnych działaniu
enzymu usuwającego ścianę komórkową.
2. Otrzymuje się w ten sposób tzw. protoplast,
którego błona komórkowa stanowi koleją
barierę dla transgenu, wprowadzanego do
komórek z wykorzystaniem jednej z metod,
ogólnie podzielonych na fizyczne i
chemiczne.
![Page 51: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/51.jpg)
Metody wprowadzania DNA do
protoplastów komórek roślinnych• Elektroporacja, fizyczna -
polega na wykorzystaniu serii impulsów elektrycznych, które naruszają strukturę błony, powodując powstanie w niej porów, przez które DNA może przeniknąć do wnętrza komórki. Podejście to może być stosowane też przy wprowadzaniu genów do innych komórek - zwierzęcych, bakteryjnych.
![Page 52: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/52.jpg)
Metody wprowadzania DNA do
protoplastów komórek roślinnych• Mikrowstrzeliwanie, fizyczna -
wykorzystuje mikroskopijne kulki z złota lub wolframu o średnicy 0,5 -5 mikrometra (0,0000005-0,000005 metra). Fragmenty DNA które pragnie się wprowadzić do komórek są opłaszczane na tych kulkach, a następnie wstrzeliwane do komórek roślinnych. Używana jest do tego tzw. "armatka genowa" (ang. particle gun). Wadą metody jest niska wydajność oraz mogące wystąpić uszkodzenia komórek. Zaletą jest to iż komórki nie muszą być pozbawiane ściany komórkowej, można wprowadzać do np. do fragmentu liścia, jak i DNA może zostać wprowadzona także do chloroplastów i mitochondriów.
http://www.biotechnolog.pll
![Page 53: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/53.jpg)
Metody wprowadzania DNA do
protoplastów komórek roślinnych
![Page 54: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/54.jpg)
Metody wprowadzania DNA do
protoplastów komórek roślinnych• Fuzja liposomów - tworzone są liposomy, wewnątrz których są
cząsteczki DNA. Tworzy się je poprzez utworzenie podwójnej błony lipidowej na roztworze z cząsteczkami DNA i wstrząsanie nie - powstają wtedy "kuleczki" błonowe z DNA w środku. Liposomy łączą się z protoplastami komórek wprowadzając do środka DNA
• Z użyciem PEG, chemiczna - polega na wykorzystaniu glikolu polietylenowego (PEG od ang. polyethylene glycol), który powoduje zwiększenie przepuszczalności błony komórkowej, poprzez prowadzenia do niej chwilowej, odwracalnej dezorganizacji. To pozwala na wniknięcie transgenu do komórek, wraz z DNA nośnikowym
• Mikroiniekcja - polega na wprowadzeniu DNA za pomocą igły mikromanipulatora, doświadczenie wykonywanie jest przez ręcznie człowieka. Metoda praco- i czasochłonna.
http://www.biotechnolog.pll
![Page 55: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/55.jpg)
WPROWADZANIE OBCEGO DNA
DO CHLOROPLASTÓW
icongenetics.com/html/download.php?ityp=3&id=5913
![Page 56: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/56.jpg)
Informacja genetyczna w roślinach
• Jądro komórkowe N
• Mitochondria M
• Plastydy (w zielonych częściach roślin –
chloroplasty) P
![Page 57: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/57.jpg)
Genom chloroplastów• Koduje ok. 120 genów
• 10000 kopii genomów chloroplastów
(komórki liścia – 100 chloroplastów, każdy
zawiera 100 kopii)
![Page 58: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/58.jpg)
Zalety produkcji białek w
plastydach
• Nie zachodzi zjawisko wyciszania obcych
genów
• Możliwość ekspresji kilku białek poprzez
konstrukcję sztucznych operonów
• Brak możliwości niekontrolowanego
przekazywania wprowadzonych genów
przez pyłek
![Page 59: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/59.jpg)
Transformacja chloroplastowego DNA
użyciem systemu Genegun
Transformation of the chloroplast genome by bombarding tobacco leaves with
microprojectiles coated with DNA. Following bombardment, leaf discs are placed
onto antibiotic-containing medium (panel A). Transgenic plants are regenerated from
the transformed tissue that is able to develop green chloroplasts (panel B)
![Page 60: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/60.jpg)
Czy r-białka otrzymywane w
roślinach są bezpieczne?
Transgeniczny ryż
Transgeniczny bawełna
![Page 61: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/61.jpg)
http://129.186.108.103/2005CONF/Conference/ui.pdf
![Page 62: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/62.jpg)
Rośliny transgeniczne, GMO -
przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata
produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B –została opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego - jest to przykład wykorzystania rośliny jako bioreaktora. W ten sposób można uzyskiwać także inne białka, enzymy, antybiotyki.
![Page 63: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/63.jpg)
Aprotinin• Inhibitor proteaz “bovine pancreatic
trypsin inhibitor”
• Zastosowanie: redukcja ryzyka utraty krwi podczas operacji chirurgicznych
• Sposób podania: dożylnie
AproliZeanTM – (ProdiGene – maize);
ApronexinTM – (produced by Large Scale Biology Corp. for Sigma Aldrich)
http://129.186.108.103/2005CONF/Conference/ui.pdf
![Page 64: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/64.jpg)
E.coli Heat-labile Enterotoxin B
Subunit (LT-B)
• Enterotoxigenic E. coli (ETEC)
• B podjednostka (LT-B) nie jest toksyczna. Wywołuje odpowiedź immunologiczną (szczepionka)
• LT-B produkowane w kukurydzy ma takie same cechy, jak oczyszczane z E. coli
– eksperymenty na zwierzętach – szczepionka LT-B wydajna i bezpieczna
– badania kliniczne – dobrze tolerowana
http://129.186.108.103/2005CONF/Conference/ui.pdf
![Page 65: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/65.jpg)
Charakterystyka potencjalnej
możliwości wywoływania alergii
http://129.186.108.103/2005CONF/Conference/ui.pdf
![Page 66: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/66.jpg)
Laktoferryna
• wiąże żelazo, pierwiastek niezbędny do
przetrwania dla wielu bakterii
• antyutleniacz
• aktywność anty-nowotworowa• Ventria Bioscience – ExpressTecTM production system for human
LF (using crops of rice and barley);
• Meristem® Therapeutics – LF production from maize
Tatura from New Zealand construct a new
Lactoferrin plant for the manufacture of
15 000 0000 tons Lactoferrin per annum.
![Page 67: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/67.jpg)
Trypsyna
• produkcja insuliny
• hodowla tkankowa
TrypZeanTM – bovine trypsin from transgenic maize (ProdiGene)
![Page 68: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/68.jpg)
![Page 69: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/69.jpg)
Ocena ewentualnych skutków
ubocznych• Układ krwionośny
• Układ oddechowy
• Układ trawienny
• Układ moczowy
• Układ nerwowy
• Wątroba
• Immunotoksyczność (w tym alergie)
• Kancerogenność i mutagenność
• Toksyczność dla poszczególnych organów
• Skóra
• Wpływ na zdolności rozrodcze
![Page 70: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/70.jpg)
Rośliny transgeniczne –przykłady
Soja •Odporność na wirusy, herbicydy, szkodniki
•Obniżenie zawartości kw. palmitynowego
Rzepak •Odporność na herbicydy,
•Zmniejszona zawartość nienasyconych kw.
tłuszczowych
•Większa zawartość kw. laurynowego
Kukurydza •Odporność na owady
•„źródło żelaza”
Pomidory •Spowolnienie dojrzewania, większa trwałość
•Większa zawartość suchej masy,
•Intensywniejsza barwa, cieńsza skórka
Ziemniaki •Wzrost zawartości skrobi
•Odporność na wirusy, herbicydy, stonkę
ziemniaczaną
•Odporność na ciemnienie pouderzeniowe, większa
trwałość
![Page 71: Konstrukcja genetycznie modyfikowanych roślin · 2010. 3. 15. · Rośliny transgeniczne, GMO - przykłady modyfikacji • Modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022063020/5fe174ea7d2b427beb16455b/html5/thumbnails/71.jpg)
Rośliny transgeniczne –przykładyTruskawki • Wyższa słodkość owoców,
• Spowolnienie dojrzewania
• Odporność na mróz
Buraki cukrowe • Odporność na herbicydy, szkodniki
• Dłuższy okres przechowywania bez strat w
zawartości cukru
Ryż • Zwiększona produkcja β-karotenu
Sałata • Produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby
typu B
Pszenica • Zwiększenie zawartości glutenu
Dynia • Odporność na grzyby
Banany • Odporność na wirusy i grzyby
Winogrona • Odmiany bezpestkowe
Seler, marchew •Zachowanie kruchości