アグロバクテリウム法とは? わかりやすく解説

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アグロバクテリウム法

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/04/15 16:18 UTC 版)

遺伝子組み換え作物」の記事における「アグロバクテリウム法」の解説

Agrobacterium tumefaciens正式名称 Rhizobium radiobacter)が主に用いられている。自然界ではA. tumefaciensは、双子葉植物宿主としてクラウンゴール(crown gallまたはcrowngall)という腫瘍形成させ、それをA. tumefaciensは資化できるが植物は資化できないオパイン(またはオピン: opine)という特殊なイミノ酸生産する工場としている。これを生物学的植民地化という。これはA. tumefaciensに含まれるTi (tumor inducing) plasmidT-DNA (transferred DNA)が植物細胞核ゲノム導入されたことによって生じる。そこで、このDNA導入機構利用して植物への遺伝子導入方法として中間ベクター法とバイナリーベクター法(binary vector)が開発された。そのうち、現在はバイナリー・ベクター法が主流である。これは、Ti plasmidの本来のT-DNA除去されvir helper Ti plasmidと、大腸菌とA. tumefaciensの双方利用できる小型のシャトル・ベクター(shuttle vector)に人工T-DNA付与したものとで構築されている。vir helper Ti plasmidには、本来のT-DNA存在しないため、植物クラウンゴール(腫瘍)を形成できないが、T-DNA植物ゲノム導入するために必要なvir領域存在しているため、他のプラスミド上に存在する人工T-DNA植物導入できる。このように同一DNA上に存在しなくても、作用しあえる遺伝子間の関係をトランスという。以下に、バイナリー・ベクター法を簡単に説明する。 A. tumefaciensに存在するTi plasmid巨大プラスミドであり、これをA. tumefaciensから直接単離し試験管内操作することは困難である。一方Ti plasmid上にはvir領域という、T-DNA植物ゲノム導入するために必要な遺伝子群が存在するので、Ti plasmid植物への遺伝子導入には必要である。しかし、本来のT-DNA植物腫瘍化するので不要である。そこで、本来のT-DNA欠損したがvir領域保持したままのvir helper Ti plasmidとそれを保持するA. tumefaciensの菌株開発された。A. tumefaciensの染色体上にも植物への遺伝子導入に必要とされる遺伝子群(chv genes: chromosomal virulence genes)が存在するために、更にTi plasmid宿主としてもA. tumefaciensはアグロバクテリウム法において必要とされるT-DNAの両末端にはRB(right border:右境界配列)とLB(left border:左境界配列)という短い配列存在している。RBLB挟まれ配列植物導入されその間配列には特異性がない。つまり、植物導入したい遺伝子形質転換植物選択するための選択マーカー遺伝子RBLB挟みこめば、任意の人工T-DNA構築できる。 更に、vir領域T-DNAとの作用関係はトランスであり、両者同一プラスミド上に存在している必要が無い。そこで、操作しやすい小型のシャトル・ベクターに人工T-DNA付与したT-DNAプラスミド試験管内改変した後に大腸菌用いて増幅させるその後T-DNAプラスミドをA. tumefaciensへ導入して、A. tumefaciens内でvir helper Ti plasmid共存させて植物人工T-DNA導入させる。この小型のシャトル・ベクターであるT-DNAプラスミドは、大腸菌での複製開始点広範囲グラム陰性菌の間での複製可能な複製開始点存在する宿主ベクターであり、また、人工T-DNA部分内に存在する植物の形質転換選択用いられる選択マーカー遺伝子以外にも、大腸菌とA. tumefaciensの形質転換体選択必要な選択マーカー遺伝子別に保持している。 A. tumefaciensの本来の宿主双子葉植物であるが、vir領域転写誘導するフェノール物質アセトシリンゴン(acetosyringone)の利用vir領域転写活性恒常的に高いhypervirulent helper Ti plasmid開発により、イネなどの単子葉植物真菌類などへの応用が可能となってきている。 アグロバクテリウム法は、パーティクル・ガン法比べ高価な機材必要なく、また、ランニングコストも低い。T-DNA植物の核ゲノムに1〜2コピー程度の低コピー数で導入されることが多い。一方アグロバクテリウム感染後抗生物質用いてアグロバクテリウム除去するなどの煩雑な操作が必要であり、アグロバクテリウム感染効率材料種類や状態によって様々に変化する

※この「アグロバクテリウム法」の解説は、「遺伝子組み換え作物」の解説の一部です。
「アグロバクテリウム法」を含む「遺伝子組み換え作物」の記事については、「遺伝子組み換え作物」の概要を参照ください。

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