Nauka innov. 2006, 2(6):65-76
https://doi.org/10.15407/scin2.06.065

Ю. В. Шелудько1, Я. Р. Синдаровская1, И. М. Герасименко1, М. А. Банникова1, 3. М. Олевинская2, Н. Я. Спивак2, Н. В. Кучук1
1 Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев
2 Институт микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины, Киев

 

Agrobacterium-опосредованная транзиентная экспрессия: перспективный подход для масштабной продукции рекомбинантных белков в растениях

Раздел: Инновационные проекты Национальной академии наук Украины
Язык статьи: Украинский
Аннотация: Agrobacterium-опосредованная транзиентная экспрессия чужеродных генов в растениях позволяет быстро получать препаративные количества рекомбинантных белков. С использованием гена репортерного белка GFP нами была разработана методика эффективной транзиентной экспрессии генов in planta, проведена селекция видов растений, наиболее пригодных для транзиентной экспрессии, и получены препаративные количества репортерного белка. Нами была также проведена инфильтрация растений N. benthamiana и N. excelsior агробактериями, содержащими векторные конструкции для транзиентной экспрессии генов интерферона или соматотропина человека. Показано присутствие рекомбинантного интерферона и соматотропина в суммарных экстрактах белков и доказана идентичность полученного рекомбинантного соматотропина со стандартным соматотропином методами иммуноферментного и електрофоретического анализов. Продемонстрировано также наличие биологической активности в образцах экстрактов растений, в которых были экспрессированы конструкции, содержащие ген интерферона или соматотропного гормона человека.
Ключевые слова: биотехнология, транзиентная экспрессия, рекомбинантные белки, Nicotiana benthamiana, Nicotiana excelsior, Agrobacterium.

Полный текст (PDF)

Литература:
1. Knablein J. Plant-based expression of biopharmaceuticals. // In: Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine, 2nd Edition. – Ed.: Robert A. Meyers., 2005. – Wiley-VCH Verlag, Weinheim. – Vol. 10. – P. 385–410.
2. Yanai Y., Sanou O., Kayano T., Ariyasu H., Yamamoto K., Yamauchi H., Ikegami H., Kurimoto M. Analysis of the antiviral activities of natural IFN-alpha preparations and their subtype compositions. // J. Interferon Cytokine Res. – 2001. – Vol. 21. – P. 835–841.
3. Yasuda S., Huffman J. H., Smee D. F., Sidwell R.W., Miyata K. Spectrum of virus inhibition by consensus interferon YM643. // Antivir. Chem.Chemother. – 2000. – Vol. 11. – P. 337–341.
4. Sen G. C. Viruses and interferons. // Ann. Rev. Microbiol. – 2001. – Vol. 55. – P. 255–281.
5. Чумак В., Шевченко К. Структура вітчизняного фармацевтичного ринку. // Держава і економіка. – 2001. – № 9. – С. 46–50.
6. Becker G. W., Hsiung H. M. Expression, secretion and folding of human growth hormone in Escherichia coli. // FEBS. – 1986. – Vol. 204. – P. 145–150.
7. Пикап Д. Медицина и биотехнология. / В: Биотехнология. Принципы и применения. И. Хиггинс, Д. Бест, Д. Джонс (ред.). – М.: Мир, 1988. – С. 325–349.
8. Sanchez O., Toledo J. R., Rodryguez M. P., Castro F. O. Adenoviral vector mediates high expression levels of human growth hormone in the milk of mice and goats. // J. Biotechnol. – 2004. – Vol. 114. – P. 89–97.
9. Fischer R., Hoffmann K., Schillberg S., Emans N. Antibody production by molecular farming in plants. // J. Biol. Regul. Homeost. Agents. – 2000. – Vol. 14. – P. 83–92.
10. Daniell H., Streatfield S. J., Wycoff K. Medical molecular farming: production of antibodies, biopharmaceuticals and edible vaccines in plants. // Trends in Plant Sci. – 2001. – Vol. 6. – P. 219–226.
11. Dove A. Unkorking the biomanufacturing bottleneck. // Nat. Biotechnol. – 2002. – Vol. 20. – P. 777–779.
12. Computer-aided process analysis and economic evaluation for biosynthetic human insulin production: a case study. // Biotechnol. Bioeng. – 1995. – Vol. 48. – P. 529–541.
13. Edelbaum O., Stein D., Holland N., Gafni Y., Livneh O., Novick D., Rubinstein M., Sela I. Expression of active human interferon-beta in transgenic plants. // J. Interferon Res. – 1992. – Vol. 12. – P. 449–453.
14. Staub J. M., Garcia B., Graves J., Hajdukiewicz P. T. J., Hunter P., Nehra N., Paradkar V., Schlittler M., Carroll J. A., Spatola L., Ward D., Ye G., Russell D. A. High-yield production of a human therapeutic protein in tobacco chloroplasts. // Nat. Biotechnol. – 2000. – Vol. 18. – P. 333–338.
15. Ohya K., Matsumura T., Ohashi K., Onuma M., Sugimoto C. Expression of two subtypes of human IFN-alpha in transgenic potato plants. // J. Interferon Cytokine Res. – 2001. – Vol. 21. – P. 595–602.
16. Sawahel W. A. The production of transgenic potato plants expressing human alpha-interferon using lipofectin-mediated transformation. // Cell Mol. Biol. Lett. – 2002. – Vol. 7. – P. 19–29.
17. De Cosa B., Moar W., Lee S-B., Miller M., Daniell H. Hyper-expression of the Bt Cry2Aa2 operon in chloroplasts leads to formation of insecticidal crystals. // Nat. Biotechnol. – 2001. – Vol. 19. – P. 71–74.
18. Maliga P. Progress towards commercialization of plastid transformation technology. // Trends Biotechnol. – 2003. – Vol. 21. – P. 20–28.
19. Marillonnet S., Giritch A., Gils M., Kanzia R., Klimyuk V., Gleba Y. In planta engineering of viral RNA replicons: efficient assembly by recombination of DNA modules delivered by Agrobacterium. // PNAS. – 2004. – № 101. – P. 6852–6857.
20. Marillonnet S., Thoeringer C., Kandzia R., Klimyuk V., Gleba Y. Systemic Agrobacterium tumefaciens-mediated transfection of viral replicons for efficient transient expression in plants. // Nat. Biotechnol. – 2005. – Vol. 23. – P. 718–723.
21. Gleba Y., Klimyuk V., Marillonnet S. Magnifection – a new platform for expressing recombinant vaccines in plants. // Vaccine. – 2005. – Vol. 23. – P. 2042–2048.
22. Voinnet O., Rivas S., Mestre P., Baulcombe D. An enhanced transient expression system in plants based on suppression of gene silecing by the p19 protein of tomato bushy stunt virus. // Plant J. – 2003. – Vol. 33. – P. 949–956.
23. Gils M., Kandzia R., Marillonnet S., Klimyuk V., Gleba Y. High-yield production of authentic human growth hormone using a plant virus-based expression system. // Plant Biotech. J. – 2005. – Vol. 3. – P. 613–620.
24. Santi L., Giritch A., Roy C. J., Marillonnet S., Klimyuk V., Gleba Y., Webb R., Arntzen C. J., Mason H. S. Protection conferred by recombinant Yersinia pestis antigens produced by a rapid and highly scalable plant expression system. // PNAS. – 2006. – Vol. 103. – P. 861–866.
25. Chiu W., Niwa Y., Zeng W., Hirano T., Kobayashi H., Sheen J. Engineered GFP as a vital reporter in plants. // Curr. Biol. – 1996. – Vol. 6. – P. 325–330.
26. Jefferson R. A., Kavanagh T. A., Bevan M. W. GUS fusion: b-glucuronidase as a sensitive and versatile gene fusion marker in higher plants. // EMBO J. – 1987. – Vol. 6. – P. 3901–3907.
27. Fischer R., Emans N. Molecular farming of pharmaceutical proteins. // Transgenic Res. – 2000. – Vol. 9. – P. 279–299.
28. McCormick A. A., Kumagai M. H., Hanley K., Turpen T. H., Hakim I., Grill L. K., Tuse D., Levy S., Levy R. Rapid production of specific vaccines for lymphoma by expression of the tumor-derived single-chain Fv epitopes in tobacco plants. // PNAS. – 1999. – Vol. 96. – P. 703–708.
29. Sheludko Y. V., Sindarovska Y. R., Gerasymenko I. M., Bannikova M. A., Kuchuk N. V. Comparison of several Nicotiana species as hosts for high-scale Agrobacterium-mediated transient expression. // Biotech. Bioeng. – 2006. (in press).
30. Blakesly R. W., Boezi J. A. A new staining technique for proteins in polyacrylamide gels using Coomassie Brilliant Blue G250. // Anal. Biochem. – 1977. – Vol. 82. – P. 580–582.
31. Sindarovska Y. R., Sheludko Y. V., Gerasymenko I. M., Bannikova M. A., Komarnytskyy I. K., Kuchuk N. V. Transgenic plants regenerated from hairy roots of Nicotiana benthamiana: a promising host for transient expression of foreign proteins. // Tsitol.Genet. – 2005. – Vol. 39 (N 6). – P. 9–14.
32. Goodwin C. J., Holt S. J., Downes S., Marshall N. J. Microculture tetrazolium assays: a comparison between two new tetrazolium salts, XTT and MTS. // J. Immunol. Meth. – 1995. – Vol. 179. – P. 95–103.