Can we do better than
Agrobacterium ?
Các phương pháp để
đưa gene mới vào tế
bào th
ực vật có thể chia
làm 2 loại: phương
pháp vật lý như bắn
gen hay điện biến nạp
(electroporation) và phương pháp
tự nhiên, sử dụngAgrobaterium.
Phát kiến về việc Agrobaterium
tumefaciens có khả năng chuyển
gene vào thực vật đã biến loài này
trở thành m
ột trong những công cụ
quan trong nhất của Công nghệ
sinh học thực vật.
A. tumefaciens
là loài vi khuẩn đất có
khả năng chèn gene của mình vào
thực vật và sau đó sử dụng bộ máy
thực vật để biểu hiện các gene này
dưới dạng hợp chất dinh dưỡng cho
chúng. A. tumefaciens sẽ tạo ra các
kh
ối u thực vật gần điểm tiếp nối giữa
rễ và thân, gây ra nh
ững nốt sần ở cây
(bệnh mụn cây-crown gall disease).
Thập kỷ 70 là thời gian của hàng loạt
nghiên cứu quan trọng về A.
tumefaciens, tạo cơ sở cho phát minh
về chuyển gene thực vật sau này.
Người ta phát hiện ra bộ gene của các
tế bào kh
ối u ở thực vật có gắn 1 đoạn
DNA từ vi khuẩn. Hơn thế, các DNA
được chuyển vào tế bào thực vật này
(gọi là T-DNA: tranferred DNA) là 1
phần của một phân tử DNA nhỏ nằm
ngoài NST của vi khuẩn. Phân tử
DNA vi khuẩn này được gọi
là Ti (tumor-inducing) plasmid (1,2).
Thực vật bị thương sẽ ứa ra các hợp
chất phenol, kích thích sự biểu hiện
của gene vir(virulence gene) nằm trên
Ti-plasmid (3).Gene vir mã hóa cho
các protein thực hiện việc cắt, chuyển
và gắn T-DNA vào genome thực
vật. Một số gene nằm trên vùng T-
DNA có khả năng điều khiển sự tổng
hợp các hormone sinh trưởng như
auxin, cytokinin và phytohormones,
dẫn đến sự phân bào nhanh chóng ở
các tế bào chuyển gene (4), đây chính
là lý do tế bào phát triển thành khối u
(hay nốt sần).
Đầu thập kỷ 80 có thể coi là "thời đại
hoàng kim" của chuyển gen
bằng Agrobacterium khi ngư
ời ta phát
hiện ra rằng:
- T-DNA, 1 đoạn của Ti plasmid, sẽ
tạo ra khối u thực vật và sự phát triển
của khối u này sau đó không phụ
thuộc vào sự có mặt của agrobacteria
nữa.
- T-DNA được xác định bởi 2 đầu
khoảng 25 bp gọi là vùng biên (T-
DNA borders), phần còn lại ngoài
vùng biên sẽ không có chức năng gì
trong quá trình chuyển gene. Nh
có thể loại bỏ khả năng gây hại của T-
DNA bằng cách thay các gen tạo khối
u (oncogenes) nằm trong 2 đầu vùng
biên bằng các gene mong muốn. Khi
các o ncogene bị loại bỏ, tế bào hoặc
mô thực vật chuyển gene sẽ phát triển
bình thường và trong hầu hết các
trường hợp, cho cây hữu thụ (5,6).
- Các nghiên cứu về việc vận chuyển
T-DNA vào tế bào thực vật trở nên d
ễ
dàng hơn nhiều nhờ việc sử dụng các
marker có thể chọn lọc và kiểm tra