Научная статья на тему 'СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КУЛЬТУРЫ ТРАНСГЕННЫХ КОРНЕЙ ALTHAEA OFFICINALIS С ГЕНОМ ИНТЕРФЕРОНА α2B ЧЕЛОВЕКА'

СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КУЛЬТУРЫ ТРАНСГЕННЫХ КОРНЕЙ ALTHAEA OFFICINALIS С ГЕНОМ ИНТЕРФЕРОНА α2B ЧЕЛОВЕКА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
211
62
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Biotechnologia Acta
CAS
Область наук
Ключевые слова
ГЕНЕТИЧНА ТРАНСФОРМАЦіЯ / іНТЕРФЕРОН α2B ЛЮДИНИ / ФРУКТАНИ / AGROBACTERIUM RHIZOGENES / ALTHAEA OFFICINALIS L / GENETIC TRANSFORMATION / HUMAN INTERFERON ALFA 2B / FRUCTANS

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Матвеева Н. А., Кудрявец Ю. И., Лихова А. А., Кваско Е. Ю., Шаховский А. М.

Целью работы было получение культуры «бородатых» корней Althaea officinalis L. с геном интерферона α2b человека ( ifnα 2b ), определение содержания фруктанов и противовирусной активности экстрактов из трансгенных корней. Трансформацию листовых и корневых эксплантов осуществляли методом Agrobacterium rhizogenes -опосредованной транс формации. Противовирусную активность определяли по снижению цитопатического действия вируса везикулярного стоматита (штамм Индиана) в клетках почки быка линии MDBK. При использовании двух типов эксплантов с частотой 100% получены трансгенные корни алтея. Методом ОТ-ПЦР подтверждено транскрибирование гена ifnα 2b. Различные клоны полученных «бородатых» корней отличались по скорости роста — прирост массы за 30 дней колебался от 0, 036 ± 0,008 до 0,371 ± 0,019 г (из одной точки роста), а также по синтезу фруктанов, содержание ко торых максимально составляло 154,6 ± 6,62 мг/г сухой массы корней. Показано, что генетическая трансформация в ряде случаев приводила к повышению скорости роста и увеличению синтеза фруктанов в трансгенных корнях A. officinalis . Экстракты из культивируемых in vitro трансгенных корней алтея обнаружили высокую (до 26 000 МЕ/г массы) активность против вируса везикулярного стоматита. Таким образом, были получены трансгенные корни алтея, которые отличались высокой скоростью роста, значительным накоплением фруктанов и высокой противовирусной активностью.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Матвеева Н. А., Кудрявец Ю. И., Лихова А. А., Кваско Е. Ю., Шаховский А. М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CONSTRUCTION AND STUDY OF Althaea officinalis TRANSGENIC ROOTS CULTURE WITH HUMAN INTERFERON α2B GENE

The aim of our work was to obtain Althaea officinalis L. «hairy» root culture with human interferon α2b gene ( ifnα 2b ), to measure fructans content and antiviral activity of extracts from the transgenic roots. Transformation of leaf and root explants was carried out by means of Agrobacterium rhizogenes -mediated transformation. Antiviral activity was measured by the reduction in cytopathic effect of vesicular stomatitis virus (Indiana strain) in bovine kidney cells line MDBK. Transformation frequency was 100% for leaf and root explants. RT-PCR confirmed ifnα 2b gene transcription. The clones of transgenic roots differed in mass increasing from 0, 036 ± 0,008 up to 0,371 ± 0,019 g in 30 days cultivation and in fructan synthesis from 67,2± 4,47 up to 154,6 ± 6,62 mg/g roots dry weight. Extracts from «hairy»roots culture were characterized by high antiviral activity against vesicular stomatitis virus — up to 26 000 IU/ g of roots fresh weight. In some cases the genetic transformation shown to lead increasing the growth rate and increasing the level of fructan synthesis in transgenic A. officinalis roots. Extracts from cultivated in vitro marshmallow transgenic roots were characterized by high level of antiviral activity against vesicular stomatitis virus. Thus, there were obtained transgenic A. offi cinalis roots, characterized by high growth rate, significant accumulation of fructans and high antiviral activity.

Текст научной работы на тему «СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КУЛЬТУРЫ ТРАНСГЕННЫХ КОРНЕЙ ALTHAEA OFFICINALIS С ГЕНОМ ИНТЕРФЕРОНА α2B ЧЕЛОВЕКА»

УДК 575.222.7:581.1

СТВОРЕННЯ ТА ВИВЧЕННЯ КУЛЬТУРИ ТРАНСГЕННИХ КОРЕНІВ Althaea officinalis L. З ГЕНОМ ІНТЕРФЕРОНУ a 2B ЛЮДИНИ

Н. А. Матвєєва1 1Інститут клітинної біології та генетичної інженерії

Ю. Й. Кудрявець2 НАН України, Київ

О. A. Ліхова2

О. Ю. Кваско1 2Інститут експериментальної патології, онкології

А. М. Шаховський1 та радіобіології ім. Р. Е. Кавецького НАН України, Київ

E-mail: [email protected]

Отримано 7.02.2013

Метою роботи було одержання культури «бородатих» коренів Althaea officinalis L. з геном інтерферону a2b людини (ifn-a2b), визначення вмісту фруктанів та противірусної активності екстрактів із транс-генних коренів. Трансформування листових та кореневих експлантів здійснювали методом Agrobacterium rhizogenes-опосередкованої трансформації. Противірусну активність визначали за зниженням цитопа-тичної дії вірусу везикулярного стоматиту (штам Індіана) у клітинах нирки бика лінії MDBK.

З обох типів експлантів з частотою 100% отримано трансгенні корені алтею. Методом ЗТ-ПЛР підтверджено транскрипцію гена ifn-a2b. Різні клони одержаних «бородатих» коренів відрізнялися за швидкістю росту — приріст маси за 30 діб коливався від 0, 036± 0,008 до 0,371±0,019 г з однієї точки росту, а також за синтезом фруктанів, вміст яких максимально дорівнював 154,6 ± 6,62 мг/г сухої маси коренів. Показано, що генетична трансформація у деяких випадках сприяла підвищенню швидкості росту та збільшенню накопичення фруктанів у трансгенних коренях A. officinalis.

Екстракти з культивованих in vitro коренів виявили високу (до 26 000 МО/г маси) активність проти вірусу везикулярного стоматиту.

Таким чином, було отримано трансгенні корені алтею, які відзначалися високими швидкістю росту, рівнем накопиченням фруктанів та противірусною активністю.

Ключові слова: Agrobacterium rhizogenes, Althaea officinalis L., генетична трансформація, інтерферон a2b людини, фруктани.

Застосування методів генетичної трансформації, зокрема з використанням бактерій роду Agrobacterium, уможливлює одержання рослин, які синтезують невластиві для них протеїни. Такі рослини викликають досить великий інтерес з огляду на те, що їх можна використовувати як біофабрики для продукування цінних лікарських сполук завдяки включенню до їхнього геному перенесених генів.

Особливий інтерес як об’єкти генетичної трансформації та потенційні продуценти сполук медичного призначення становлять лікарські рослини, адже вони природно синтезують сполуки, які використовують для лікування та профілактики низки захворювань [1].

Відомо, що генетична трансформація із застосуванням агробактерій може сприяти

підвищенню рівня синтезу цінних природних сполук у рослинах. Перенесення до геному рослин цільових генів, що кодують синтез протеїнів з лікувальними властивостями, дає змогу отримувати рослини, які продукують як природні, так і невластиві для даного виду сполуки медичного призначення. Із застосуванням A. rhizogenes для генетичної трансформації рослин одержують культуру так званих «бородатих» коренів, які ростуть на живильному середовищі за відсутності регуляторів росту і мають характерний фенотип [2]. Такі корені, так само як і вихідні рослини, є продуцентами природних сполук [3] або сполук, що синтезуються завдяки перенесенню чужорідних генів [4, 5]. Культура коренів є більш генетично стабільною порівняно з культурами клітин [6]. «Бородаті» корені використовують

у біореакторах для продукування цінних сполук [7, 8].

Рослини Althaea officinalis (Malvaceae) є лікарськими і набули застосування у народній та традиційній медицині. У коренях і листях алтею синтезуються такі сполуки, як флавоноїди, глікозиди, кумарини та ін. Ці рослини використовують для лікування кашлю, запалення шлунку, як протипухлинний, противірусний, антибактеріальний та імуностимулювальний засіб [9-12].

Незважаючи на давнє та широке застосування рослин алтею у медичній практиці, досі ці рослини практично не використовували як об’єкти біотехнологічних досліджень. Є лише обмежене коло публікацій щодо культивування in vitro, зокрема ініціювання росту адвентивних пагонів [13]. У наших дослідженнях рослини алтею було використано для генетичної трансформації з метою одержання культури «бородатих» коренів та вивчення накопичення фрукта-нів, а також противірусної активності екстрактів із трансгенних коренів.

Матеріали і методи

Вихідним матеріалом слугувало насіння рослин Althaea officinalis L. (виробництва фірми «Насіння України»), Для введення рослин in vitro насіння стерилізували у 25% -му розчині комерційного препарату «Білизна» протягом 10 хв, промивали тричі по 5 хв стерильною дистильованою водою і культивували на поверхні агаризованого середовища 1/2МС (середовище Мурасіге-Скуга [14] зі зменшеним удвічі вмістом макросолей) при температурі 24 °С та 16-годинному освітленні. Як експланти використовували листки 10-14-денних проростків, на яких робили поперечні надрізи, а також корені цих проростків.

Для трансформації застосовували A, rhizogenes (штам GV3101) з векторною конструкцією pCB161 [15]. Бактерії вирощували на середовищі LB [16] з антибіотиками (100 мг/л карбеніциліну, 50 мг/л рифампі-цину) на ротаційному шейкері (200 об/хв) при температурі 28 °C упродовж 48 год. Трансформацію проводили згідно з раніше описаною методикою [15]. Після кокульти-вування з агробактеріями експланти вирощували в чашках Петрі на агаризованому середовищі 1/2 МС протягом двох діб, потім переносили на середовище 1/2МС із 600 мг/л цефатоксиму. Оскільки використаний вектор мав ген nptII, селекцію трансгенних коренів здійснювали в присутності 25 мг/л

канаміцину, який додавали до живильного середовища через 9 діб після трансформації.

Транскрипцію перенесених генів досліджували, використовуючи полімеразну ланцюгову реакцію (ПЛР), поєднану зі зворотною транскрипцією (ЗТ-ПЛР). Сумарну РНК виділяли за методикою [17]. Використовували набір реактивів Fermentas і праймери, специфічні до генів ifn-a2b (5'-ttgatgctcctggcacag-3', 5/-ttctgctctgacaacctc-3/, 396 п.н.) та nptII (5'-cctgaatgaactccaggacgaggca-3' і 5/-gctctagatccagagtcccgctcagaag-3/, 622 п.н.). Вміст поліфруктанів визначали за методикою [18] і перераховували на суху масу коренів.

Для приготування протеїнових екстрактів рослинний матеріал зважували, розтирали з фосфатним буфером (рН 7,0), переносили у центрифужну пробірку та цетрифугували 15 хв при 15 000g (+4 °С). Надосад відбирали, переносили в чисту пробірку. До осаду додавали 0,3 мл буфера, 1% додецилсульфа-ту натрію, 1мМ інгібітора протеаз (PMSF), витримували на льоду 10 хв, центрифугували при 3 000 g. Обидва екстракти поєднували. Вміст протеїну визначали за методом Бредфорда [19].

Противірусну активність встановлювали мікрометодом за зниженням цитопатичної дії вірусу везикулярного стоматиту (штам Індіана) у клітинах нирки бика лінії MDBK, які є високочутливими до антивірусної дії інтерферону-альфа людини. Застосовували методику, описану в статті [20]. Результати реєстрували через 24 год. За одну одиницю активності інтерферону приймали розведення зразків, які захищали 50% клітинного моношару від цитопатичної дії вірусу везикулярного стоматиту. Титр інтерферону виражали у міжнародних одиницях на 1 г маси коренів (МО/г) або у міжнародних одиницях на 1 мкг загального розчинного протеїну (МО/мкг).

Результати та обговорення

Ріст коренів на експлантах (як на листових, так і на кореневих) починався через 10-12 діб після кокультивування з агробактерія-ми. Корені формувалися на всіх експлантах (три незалежні експерименти), частота коре-неутворення досягала 100% (у кожному експерименті використовували по 40 експлан-тів). Приріст довжини за 10 днів становив 8-10 мм. Отримані корені мали характерні для «бородатих» коренів ознаки — ріст на безгормональному середовищі, негативний геотропізм, значну розгалуженість (рис. 1).

Рис. l. Коренеутворення на листових експлантах алтею (а) та ріст «бородатих» коренів на безгормональному середовищі МС (б) після трансформування за допомогою A. rhizogenes з вектором рСВ161

Рис. 3. Електрофореграма продуктів ЗТ-ПЛР генів nptII (622 п.н.) та ifn-a2b (396 п.н.) трансгенних коренів алтею:

М — ДНК-маркер (O’GeneRuler™ 1 kb DNA Ladder, Fermentas); парні треки — синтез зворотних транскриптів за відсутності ревертази; непарні — ЗТ-ПЛР з ревертазою

Термінальні ділянки коренів завдовжки близько 10 мм відділяли від експлантів

і переносили на поверхню живильного середовища 1/2МС для нарощування біомаси та визначення швидкості росту (за приростом маси за 30 діб). Корені різних ліній, отриманих після А. rhizogenes-опосередковано'í трансформації, відрізнялися за швидкістю росту. Так, приріст маси коренів за 30 діб коливався від 0, 036± 0,008 до 0,371±0,019 г (рис. 2).

0,45

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

0

С

сс

сс

S

с

а

К

а

С

1 2 3 4 5

Лінії коренів, №№

Рис. 2. Приріст маси «бородатих» коренів алтею

Проведені ПЛР-аналізи підтвердили наявність цільового та селективного генів (відповідно ifn-a2b та nptII), а також rolB гена агробактерій. ЗТ-ПЛР-аналіз виявив, що у всіх лініях коренів відбувається синтез мРНК цільового гена (рис. 3), а отже, відсутнє так зване «мовчання» генів, яке може відбуватися в разі трансформування ядерної ДНК рослин.

Відомо, що генетична трансформація може призводити до змін у синтезі запасних сполук. Раніше нами було показано, що трансгенні корені цикорію та салату, трансформовані агробактеріями з різними цільовими генами, у тому числі з геном ifn-a2b,

мають підвищений вміст фруктанів [21]. Тому доцільно було визначити, чи вплинула генетична трансформація на синтез фрукта-нів у трансгенних коренях алтею. Порівняння виявило, що різні лінії коренів відрізнялися одна від одної за вмістом фруктанів, який коливався від 67,20± 4,47 до 154,62 ± 6,62 мг/г сухої маси коренів (рис. 4). У коренях нетрансформованих рослин (контроль) вміст фруктанів дорівнював 69,32 ±3,95 мг/г сухої маси. Отже, для низки ліній трансген-них коренів встановлено достовірне підвищення вмісту фруктанів порівняно з контролем. Порівняння швидкості росту та накопичення фруктанів показало, що найменший вміст фруктанів спостерігався в лінії з найбільшою швидкістю росту, що є цілком закономірним і встановлено нами раніше на трансгенних коренях цикорію. Такі результати також узгоджуються з даними літератури щодо впливу генетичної трансформації на ріст та синтез сполук у трансгенних рослинах. Відомо, що різні лінії (клони) є незалежними трансформантами [22] і можуть

сс

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

1

1=

1

2

З 4 5 :

Лінії коренів, №№

Рис. 4. Вміст фруктанів у трансгенних коренях алтею:

1-5 — незалежні клони, к — контроль (нетрансформовані корені)

відрізнятися за морфологією, швидкістю росту, синтезом вторинних метаболітів і запасних сполук, що залежить від низки факторів, зокрема інтеграції трансгенів і кількості копій [23, 24].

Дослідження біологічної активності екстрактів із трансгенних коренів стосовно вірусу везикулярного стоматиту виявило пригнічення вірусу та наявність інтерферо-ноподібної активності, причому рівень активності у коренях різних ліній істотно відрізнявся (таблиця).

Наявність гена і^^2Ь, синтез мРНК та противірусна активність протеїновіх екстрактів із трансгенних коренів алтею

Примітка: + — позитивний ПЛР- та ЗТ-ПЛР-аналізи.

Раніше було показано, що інтерферони людини можуть синтезуватись у трансген-них рослинах різних видів — тютюні, картоплі, рису, моркві тощо. Рівень противірусної активності рекомбінантного інтерферону рослинного походження варіює у достатньо широких межах. Наприклад, противірусна активність екстрактів із трансгенного рису становила до 30 000-45 000 МО/г маси насін-

ЛІТЕРАТУРА

1. Sevon N., Oksman-Caldentey K. M. Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation: root cultures as a source of alkaloids // Planta Med. — 2002. — V. 68, N 10. — P. 859-868.

2. Tepfer D. Transformation of several species of higher plants by Agrobacterium rhizogenes: phenotypic consequences and sexual transmission of the transformed genotype and phenotype // Cell. — 1984. — V. 37, N 3. — P. 959-967.

3. Roychowdhury D, Majumder A., Jha S. Agrobacterium rhizogenes-Mediated Transformation in Medicinal Plants: Prospects and Challenges in: S. Chandra et al. (eds.),

ня [25], у рослинах моркви — до 50 700 МО/г сирої маси [26], рослинах картоплі — 210-560 МО/г маси [27], алое — 453,9-10 175,9 МО/г маси [28]. Як випливає з наведених у таблиці даних, рівень противірусної активності протеїнових екстрактів з отриманих нами трансгенних коренів алтею коливався від 181,812 до 26 086,962 МО/г маси. Клон № 3, для якого виявлено найвищу противірусну активність, характеризувався і найбільшою швидкістю росту. Отже, ці корені є перспективними для використання у біотехнологіях продукування інтерферону в рослинних системах.

Порівняння противірусної активності, зареєстрованої у наведених роботах, є дещо умовним, адже різні автори екстрагували інтерферон за різних умов, а також використовували різні клітинні лінії для тестування противірусної дії екстрактів. Разом з тим наведені дані свідчать про можливість одержання рослин, культури коренів або клітинних ліній, які здатні синтезувати біологічно активний інтерферон.

Таким чином, з використанням Agrobacterium rhizogenes-опосередкованої трансформації було отримано культури трансген-них коренів алтею з геном інтерферону a2b людини. Частота трансформації з листових та кореневих експлантів була однаковою

і становила 100%. Лінії (клони) відрізнялися за швидкістю росту та синтезом фрукта-нів, максимальний вміст яких дорівнював 154,6 ± 6,62 мг/г сухої маси коренів. Протеїнові екстракти із цих коренів, одержані шляхом екстрагування фосфатним буфером, виявляли активність проти вірусу везикулярного стоматиту до 26 086,96 МО/г маси коренів.

Biotechnology for Medicinal Plants. — Berlin — Heidelberg: Springer-Verlag, 2013. —

P. 29-68.

4. Banerjee S., Shang T. Q., Wilson A. M. et al. Expression of functional mammalian P450 2E1 in hairy root cultures // Biotechnol. Bioeng. — 2002. — V. 77, N 4. — P. 462-466.

5. Mei-Liang Zhou, Xue-Mei Zhu, Ji-Rong Shao et al. Production and metabolic engineering of bioactive substances in plant hairy root culture // Appl. Microbiol. Biotechnol. — 2011. — V. 90, N 4. — P. 1229-1239.

6. Baiza A. M., Quiroz-Moreno A., Ruiz J. A., Loyola-Vargas V. M. Genetic stability of hairy root cultures of Datura stramonium // Plant Cell Tiss. — 1999. — V. 59, N 1. — P. 9-17.

Інтерфероноподібна активність

Лінія коренів ПЛР (ifn-a2b) ЗТ-ПЛР (ifn-a2b) МО/г маси коренів МО/мкг загаль- ного розчин- ного протеїну

Алт 1 + + 181,812 0,446

Алт 2 + + 22727,274 12,777

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Алт 3 + + 26086,962 16,025

7. Choi S. M., Son S. H., Yun S. R. et al. Pilot scale culture of adventitious roots of ginseng in a bioreactor system // Ibid. — 2000. — V. 62, N 3. — P. 187-193.

8. Kim Y., Wyslouzil B. E., Weathers P. J. Secondary metabolism of hairy root cultures in bioreactors // In Vitro Cell Dev. Biol. Plant. — 2002. — V. 38, N 1. — P. 1-10.

9. Ali Shah S. M., Akhtar Naveed, Akram M. et al. Pharmacological activity of Althaea officinalis L. //J. Med. Plants Research. — 2011. — V. 5, N 24. — Р. 5662-5666.

10. Rani S., Khan S. A., Ali M. Phytochemical investigation of the seeds of Althea officinalis L. // Nat. Prod. Res. — 2010. — V. 24, N 14. — P. 1358-1364.

11. Deters A., Zippel J., Hellenbrand N. et al. Aqueous extracts and polysaccharides from Marshmallow roots (Althea officinalis L.): cellular internalisation and stimulation of cell physiology of human epithelial cells in vitro // J. Ethnopharm. — 2010. -V. 127, N 1. — P. 62-69.

12. Sutovska M., Capek P., Franova S. et al. Antitussive activity of Althaea officinalis L. polysaccharide rhamnogalacturonan and its changes in guinea pigs with ovalbumine-induced airways inflammation // Bratisl. Lek. Listy. — 2011. — V. 112, N 12. — P. 670-675.

13. Naz R., Anis M. Acceleration of adventitious shoots by interaction between exogenous hormone and adenine sulphate in Althaea officinalis L. // Appl. Biochem. Biotechnol. — 2012. — V. 168, N 5. — P. 1239-1255.

14. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture // Phys. Plant. — 1962. — V. 15, N. 3. — P. 473-497.

15. Матвеева H.A., Шаховський A. М., Герасименко І. М. та ін. Перенесення гена біосинтезу інтерферону-a2b в рослини цикорію (Cichorium intybus L.) методом агробактері-альної трансформації // Біонолімери і клітина. — 2009. — Т. 25, М 2. — С. 120-125.

16. Маниатис Т., Фрич Е. Ф., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. — М.: Мир, 1984. — 480 с.

17. Logemann J., Schell J., Willmitzer L. Improved method for the isolation of RNA from plant tissues // Anal. biochem. — 1987. — V. 163, N 1. — P. 16-20.

18. Ермаков A. И.,Лрасимович В. В., Ярош H. П. и др. Методы биохимического исследования растений. — Л.: Агронромиздат, 1987. — 143 c.

19. Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. — 1976. — V. 7, N 72. — Р. 248-254.

20. Матвеева Н. А., Кудрявец Ю. И., Лихова А. А. и др. Противовирусная активность экстрактов трансгенных растений цикория и салата с геном интерферона a-2b человека // Цитология и генетика. — 2012. — № 5. — С. 28-35.

21. Матвєєва Н.А., Кваско О. Ю. Особливості накопичення поліфруктанів в трансгенних рослинах цикорію Cichorium intybus L. // Вісник укр. т-ва генетиків і селекціонерів. — 2011. — Т. 9, № 1. — С. 65-69.

22. Chilton M. D., Tepfer D. A., Petit A. et al. Agrobacterium rhizogenes inserts T-DNA into the genomes of the host-plant root cells // Nature. — 1982. — V. 295. — P. 432-434.

23. Batra J., Dutta A., Singh D. et al. Growth and terpenoid indole alkaloid production in Catharanthus roseus hairy root clones in relation to left- and right-terminilinked Ri T-DNA gene integration // Plant. Cell. Rep. — 2004. — V. 23, N 3. — P. 148-154.

24. Chaudhuri K. N., Ghosh B., Tepfer D., Jha S. Spontaneous plant regeneration in transformed roots and calli from Tylophora indica: changes in morphological phenotype and tylophorine accumulation associated with transformation by Agrobacterium rhizogenes // Ibid. — 2006. — V. 25, N 10. — P. 1059-1066.

25. Takehiro M., Morita S., Miki Y. et al. Production of biologically active human interferon-a in transgenic rice // Plant Bio-technol. — 2006. — V. 23, N. 1. — Р. 91-97.

26. Luchakivskaya Y., Kishchenko O., Gerasy-menko I. et al. High-level expression of human interferon alpha-2b in transgenic carrot (Daucus carota L.) plants // Plant. Cell. Rep. — 2011. — V. 30, N 3. — Р. 407-415.

27. Kenji Ohya, Takeshi Matsumura, Kazuhiko Ohashi et al. Expression of Two Subtypes of Human IFN-a in Transgenic Potato // Plant. J. Interferon & Cytokine Research. — 2001. — V. 21,N 8.— Р. 595-602.

28. Lowther W., Lorick K., Lawrence S. D., Wen-Shuz Yeow. Expression of biologically active human interferon alpha 2 in Aloe vera // Transgenic Res. — 2012. — V. 21, N 6. — P. 1349-1357.

СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ КУЛЬТУРЫ ТРАНСГЕННЫХ КОРНЕЙ Althaea officinalis С ГЕНОМ ИНТЕРФЕРОНА a2B ЧЕЛОВЕКА

Н.А. Матвеева1 Ю. И. Кудрявец2 А. А. Лихова2 Е. Ю. Кваско1 А. М. Шаховский1

1Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев

2Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р. Е. Кавецкого НАН Украины, Киев

E-mail: [email protected]

Целью работы было получение культуры «бородатых» корней Althaea officinalis L. с геном интерферона a2b человека (ifn-a2b), определение содержания фруктанов и противовирусной активности экстрактов из трансгенных корней. Трансформацию листовых и корневых эксплантов осуществляли методом Agrobacterium rhizogenes-опосредованной трансформации. Противовирусную активность определяли по снижению цитопатического действия вируса везикулярного стоматита (штамм Индиана) в клетках почки быка линии MDBK. При использовании двух типов эксплантов с частотой 100% получены трансгенные корни алтея. Методом ОТ-ПЦР подтверждено транскрибирование гена ifn-a2b.

Различные клоны полученных «бородатых» корней отличались по скорости роста — прирост массы за 30 дней колебался от 0, 036 ± 0,008 до 0,371 ± 0,019 г (из одной точки роста), а также по синтезу фруктанов, содержание которых максимально составляло 154,6 ± 6,62 мг/г сухой массы корней. Показано, что генетическая трансформация в ряде случаев приводила к повышению скорости роста и увеличению синтеза фруктанов в трансгенных корнях A. officinalis.

Экстракты из культивируемых in vitro трансгенных корней алтея обнаружили высокую (до 26 000 МЕ/г массы) активность против вируса везикулярного стоматита.

Таким образом, были получены трансгенные корни алтея, которые отличались высокой скоростью роста, значительным накоплением фруктанов и высокой противовирусной активностью.

Ключевые слова: Agrobacterium rhizogenes, Althaea officinalis L., генетическая трансформация, интерферон a2b человека, фруктаны.

CONSTRUCTION AND STUDY

OF Althaea officinalis TRANSGENIC ROOTS CULTURE WITH HUMAN INTERFERON a2B GENE

N. A. Matvieieva1 Yu. I. Kudriavets2 A. A. Lichova2 O. Yu. Kvasko1 A. M. Shachovsky1

1Institute of Cell Biology and Genetic Engineering of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv

2Kavetsky Institute of Experimental Pathology, Oncology and Radiobiology of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv

E-mail: [email protected]

The aim of our work was to obtain Althaea officinalis L. «hairy» root culture with human interferon a2b gene (ifn-a2b), to measure fruc-tans content and antiviral activity of extracts from the transgenic roots. Transformation of leaf and root explants was carried out by means of Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. Antiviral activity was measured by the reduction in cytopathic effect of vesicular stomatitis virus (Indiana strain) in bovine kidney cells line MDBK.

Transformation frequency was 100% for leaf and root explants. RT-PCR confirmed ifn-a2b gene transcription. The clones of transgenic roots differed in mass increasing from 0, 036 ± 0,008 up to 0,371 ± 0,019 g in 30 days cultivation and in fructan synthesis from 67,2± 4,47 up to 154,6 ± 6,62 mg/g roots dry weight.

Extracts from «hairy»roots culture were characterized by high antiviral activity against vesicular stomatitis virus — up to 26 000 IU/ g of roots fresh weight.

In some cases the genetic transformation shown to lead increasing the growth rate and increasing the level of fructan synthesis in transgenic A. officinalis roots. Extracts from cultivated in vitro marshmallow transgenic roots were characterized by high level of antiviral activity against vesicular stomatitis virus.

Thus, there were obtained transgenic A. officinalis roots, characterized by high growth rate, significant accumulation of fructans and high antiviral activity.

Key words: Agrobacterium rhizogenes, Althaea officinalis L., genetic transformation, human interferon alfa 2b, fructans.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.