Генетична трансформація моху Ceratodon purpureus за допомогою нових полікатіонних носіїв ДНК

Abstract

Масштаби використання генної інженерії з метою покращення біологічних властивостей різноманітних організмів постійно зростають. Для доставки генетичного матеріалу в клітини-мішені застосовують як вірусні, так і невірусні носії. Серед останніх найбільш перспективними вважають полімерні матеріали природного і синтетичного походження. Такі полімери проявили високу ефективність у доставці ДНК в клітини тварин, проте рослинні клітини виявилися малочутливими до їхньої дії. Нами описано метод генетичної трансформації протопластів моху Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid., що базується на використанні нових поверхнево-активних полімерних носіїв контрольованої довжини та заряду, які містять ланцюги диметиламіноетилметакрилату. Цей метод дозволяє одержати більше транзієнтних і стабільних трансформантів моху із розрахунку на мікрограм ДНК порівняно з відомим протоколом із використанням поліетиленгліколю. Він є більш простим і зручним у використанні, а також дешевшим, ніж метод «генної гармати». Розглядаються перспективи подальшого вдосконалення структури і функціональних характеристик нових носіїв для доставки генетичного матеріалу в клітини рослин.

Масштабы использования генной инженерии с целью улучшения биологических свойств различных организмов постоянно растут. Для доставки генетического материала в клетки-мишени применяют как вирусные, так и невирусные носители. Среди последних наиболее перспективными считаются наноразмерные полимерные материалы природного и синтетического происхождения. Такие полимеры проявили высокую эффективность в доставке ДНК в клетки животных, однако растительные клетки оказались малочувствительными к их действию. Описанный нами метод генетической трансформации протопластов мха Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid. основан на использовании новых поверхностно-активных полимерных носителей контролируемой длины и заряда, содержащих цепи полиДМАЕМ. Этот метод позволяет получить больше транзиентных и стабильных трансформантов мха из расчета на микрограмм плазмидной ДНК по сравнению с известным протоколом, который базируется на использовании полиэтиленгликоля. Метод является простым, более удобным и дешевым, чем метод «генной пушки». Рассматриваются перспективы дальнейшего совершенствования структуры и функциональных характеристик новых носителей для доставки генетического материала в клетки растений.

There is much progress in application of genetic engineering for improving the biological properties of different organisms. Viral and nonviral carriers are used for delivery of genetic material into target cells. Polymeric materials of natural and synthetic origin are the most promising gene delivery agents. These polymers demonstrated high efficiency of DNA delivery into animal cells, although they were not very effective in plant cells. Here, the procedure for genetic transformation of Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid. moss protoplasts is described. The method is based on the application of surface-active polymeric carriers of the poly-DMAEM structure and controlled length and charge. This allows obtaining more transient and stable moss transformants per microgram of plasmid DNA when compared with known protocol based on using polyethyleneglycol. It is easier, more convenient, and cheaper than the “gene gun” method. Prospects for further improvement of structure and functional characteristics of new polymeric carriers are considered for delivery of genetic material into plant cells.