Name: Peptydowa metoda transportu genów i białek przez bariery komórkowe i organellarne w roślinach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
Description: Poznaj peptydową metodę transportu genów i białek przez bariery komórkowe w roślinach. Technika ta umożliwia prostą i efektywną transformację roślin, w tym Arabidopsis thaliana, z zastosowaniem strzykawkowej infekcji liści.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować za dofinansowanie ze strony Japońskiej Agencji Nauki i Technologii Exploratory Research for Advanced Technology (JST-ERATO), New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) oraz Międzyresortowego Programu Promocji Innowacji Strategicznych (SIP), Japonia.

1. Przygotowanie preparatów na bazie peptydów
<ol>
	<li>Przygotować roztwory podstawowe każdego peptydu w następujący sposób: (KH)9-BP100 (1 mg/ml lub 800 nM), Cytcox-(KH)9 (1 mg/ml), BP100 (1 mg/ml) i (BP100)2K8 (70 μM). Zważyć wymaganą ilość każdego peptydu w probówce do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml i dodać autoklawowaną ultraczystą wodę w celu rozpuszczenia peptydu. Dobrze wymieszać przez wielokrotne pipetowanie, aż do uzyskania klarownego roztworu.</li>
	<li>Amplifikacja i oczyszczanie plazmidowego DNA (pDNA), dwuniciowego DNA (dsDNA) i dwuniciowego RNA (dsRNA) zgodnie ze standardowymi metodologiami molekularnymi. W probówkach do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml przygotować roztwory podstawowe o stężeniu 1 mg/ml (pDNA i dsDNA) lub 400 nM (dsRNA).</li>
	<li>Przygotować białkowy roztwór podstawowy o stężeniu 7 μM, rozpuszczając 1 mg białka (np. dehydrogenazy alkoholowej, ADH) w proszku w 1 ml roztworu węglanu sodu (0,1 M, pH 9). Oznacz białko za pomocą sond fluorescencyjnych, takich jak rodamina B (RhB), zgodnie ze standardowymi protokołami, aby umożliwić mikroskopową wizualizację białka dostarczanego do komórek.</li>
	<li>Połączyć odpowiednie składniki w probówce mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml.
	<ol>
		<li>W przypadku preparatów peptyd-pDNA ukierunkowanych na cytoplazmę, dodaj 6,4 μl (KH)9-BP100 (1 mg / ml) do 20 μl pDNA (1 mg / ml) i dobrze wymieszaj przez pipetowanie. Pozostawić mieszaninę do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C. Dodać 773,6 μl autoklawowanej ultraczystej wody w celu rozcieńczenia roztworu do końcowej objętości 800 μl. Użyj konstruktu pDNA przeznaczonego do ekspresji jądrowej (P35S-RLuc-TNOS, Tabela 1).</li>
		<li>W przypadku preparatów peptyd-pDNA ukierunkowanych na mitochondria dodaj 6,6 μl Cytcox-(KH)9 (1 mg / ml) do 20 μl pDNA (1 mg / ml) i dobrze wymieszaj przez pipetowanie. Pozostawić mieszaninę do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C, a następnie dodać 2,4 μl BP100 (1 mg/ml). Pozostawić mieszaninę do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C przez kolejne 15 minut. Dodać 771 μl autoklawizowanej ultraczystej wody, aby rozcieńczyć roztwór do końcowej objętości 800 μl. Użyj konstruktu pDNA zaprojektowanego do ekspresji mitochondrialnej (pDONR-cox2:rluc, Tabela 1).</li>
		<li>W przypadku preparatów peptydowo-dsDNA dodać 5,1 μl (KH)9-BP100 (1 mg/ml) do 8 μl dsDNA (1 mg/ml) i dobrze wymieszać przez pipetowanie. Pozostawić mieszaninę do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C. Dodać 786,9 μl autoklawowanej ultraczystej wody w celu rozcieńczenia roztworu do końcowej objętości 800 μl.</li>
		<li>W przypadku preparatów peptydowo-dsRNA dodać 50 μl (KH)9-BP100 (800 nM) do 50 μl dsRNA (400 nM) i dobrze wymieszać pipetując. Pozostawić mieszaninę do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C. Dodać 700 μl wody wolnej od RNaz, aby rozcieńczyć roztwór do końcowej objętości 800 μl.</li>
		<li>W przypadku preparatów peptydowo-białkowych dodać 16 μl (BP100)2K8 (70 μM) do 16 μl ADH (7 μM) i dobrze wymieszać pipetując. Pozostawić mieszaninę do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C. Dodać 768 μl autoklawizowanej ultraczystej wody w celu rozcieńczenia roztworu do końcowej objętości 800 μl.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozostawić preparaty do ustabilizowania się przez 15 minut w temperaturze 25 °C.</li>
</ol>
2. Charakterystyka preparatów na bazie peptydów
<ol>
	<li>Przenieś każdy roztwór (800 μl) do kuwety w celu analizy dynamicznego rozpraszania światła (DLS). Określić średnicę hydrodynamiczną i wskaźnik polidyspersyjności utworzonych kompleksów za pomocą nanosizera zeta, używając lasera He-Ne o długości fali 633 nm w temperaturze 25 °C z kątem wykrywania rozproszenia wstecznego 173°.</li>
	<li>Po pomiarach wielkości przenieść każdy roztwór (800 μl) do złożonej celi kapilarnej w celu pomiaru potencjału zeta przy domyślnych parametrach stałej dielektrycznej, indeksu załamania światła i lepkości wody w temperaturze 25 °C.</li>
	<li>Obserwować niewielką objętość złożonego roztworu, używanego do analizy DLS, za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM). Umieść 10 μl złożonego roztworu na świeżo odsłoniętej, rozszczepionej powierzchni arkusza miki i pozostaw mikę do wyschnięcia na powietrzu na noc na przykrytej plastikowej szalce Petriego.</li>
	<li>Uzyskać obraz kompleksów w powietrzu o temperaturze 25 °C przy użyciu wspornika krzemowego o stałej sprężystości 1,3 N/m w trybie gwintowania27,28.</li>
</ol>
3. Infiltracja liści roślin
<ol>
	<li>Używaj 3-tygodniowych roślin uprawianych w glebie (Arabidopsis thaliana24, Nicotiana benthamiana24 lub topola26). Przetransfekować co najmniej 3 liście, aby służyły jako trzykrotne określenie ilościowe ekspresji genów lub dostarczania białka.</li>
	<li>Załadować plastikową strzykawkę bezigłową o pojemności 1 ml ze 100 μl złożonego roztworu do transfekcji jednego liścia. Umieścić końcówkę strzykawki na osiowej powierzchni liścia.</li>
	<li>Lekko przycisnąć końcówkę strzykawki do liścia i powoli wcisnąć tłok strzykawki, wywierając jednocześnie przeciwny nacisk palcem wskazującym dłoni w rękawiczce lateksowej z przeciwnej strony. Udaną infiltrację można zaobserwować jako rozprzestrzenianie się nasiąkniętego wodą obszaru w liściu. Oznacz przesączone liście, aby ułatwić identyfikację.</li>
	<li>Inkubować transfekowany liść przez optymalny czas po infiltracji preparatami peptydu-pDNA (12 godzin), peptydu-dsDNA (12 godzin), peptydu-dsRNA (9 - 48 godzin) i peptydu-białka (6 godzin) w następujących warunkach: 16 godzin światła/8 godzin ciemności w temperaturze 22 °C dla A. thaliana i topoli lub 24 godziny stałego światła w temperaturze 29 °C dla N. benthamiana.</li>
</ol>
4. Ocena efektywności transfekcji
<ol>
	<li>W przypadku większych roślin (np. N. benthamiana) należy wyciąć cały transfekowany liść (np. A. thaliana) lub 1cm2 fragment naciekanego obszaru</li>.
	<li>W przypadku eksperymentów transfekcyjnych z wykorzystaniem wektora reporterowego lucyferazy Renilla (Rluc) należy określić ilościowo skuteczność transfekcji za pomocą zestawu testowego Rluc.
	<ol>
		<li>Umieść każdy wycięty liść lub część liścia w probówce do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml. Dodać 100 μl 1× buforu do lizy do testu Rluc na probówkę. W ten sam sposób przygotować lizaty z nietransfekowanych liści kontrolnych (trzykrotnie).</li>
		<li>Zmielić liść za pomocą tłuczka homogenizacyjnego i inkubować powstały lizat w temperaturze 25 °C przez 6 - 10 godzin.</li>
		<li>Odwirować lizat o stężeniu 12 470 × g w mikrowirówce przez 1 minutę. Przenieść 20 μl oczyszczonego lizatu do studzienki na 96-dołkowej mikropłytce, a pozostałą objętość wykorzystać do ilościowego określenia całkowitego stężenia białka za pomocą zestawu do oznaczania białek BCA zgodnie z protokołem producenta.</li>
		<li>Dodać 100 μl 1× substratu do testu Rluc (rozcieńczonego przy użyciu buforu do testów Rluc) do studzienki i wymieszać powoli. Umieścić mikropłytkę w wielomodowym czytniku mikropłytek i rozpocząć pomiar.</li>
		<li>Odejmij luminescencję tła (średnią z nietransfekowanego potrójnego tlenku) od luminescencji każdej próbki doświadczalnej. Oblicz stosunek fotoluminescencji (względne jednostki światła, RLU) do ilości białka (mg).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W przypadku eksperymentów transfekcyjnych z użyciem wektora reporterowego białka zielonej fluorescencji (GFP) lub białka znakowanego fluorescencyjnie (np. ADH-RhB), obserwuj fluorescencję za pomocą konfokalnego laserowego mikroskopu skaningowego.
	<ol>
		<li>Przytnij krawędzie całego liścia (aby pomóc w usuwaniu przestrzeni powietrznych), podczas gdy cięty liść może być używany bez zmian. Wyjąć tłok ze strzykawki o pojemności 10 ml i umieścić w strzykawce każdy wycięty liść lub część liścia.</li>
		<li>Wymienić tłok i delikatnie docisnąć go do dna strzykawki, nie zgniatając listka. Wlać wodę do strzykawki do momentu, aż będzie wypełniona mniej więcej do połowy.</li>
		<li>Skierować strzykawkę do góry i wcisnąć tłok, aby usunąć powietrze ze strzykawki przez końcówkę. Przykryć końcówkę strzykawki i powoli pociągnąć tłok w dół, aby usunąć powietrze z liścia. Powtórz ten proces kilka razy, aż liść stanie się przezroczysty.</li>
		<li>Przykryj powierzchnię szkiełka mikroskopowego taśmą klejącą. Wytnij kwadratowy obszar na taśmie wystarczająco duży, aby pomieścić próbkę liścia za pomocą ostrza, a następnie oderwij kwadratowy kawałek taśmy kleszczami, aby utworzyć komorę na próbkę. Taśma posłuży jako przekładka między szkiełkiem a szkiełkiem nakrywkowym.</li>
		<li>Umieść liść w komorze z powierzchnią osiową skierowaną do góry i napełnij pozostałą powierzchnię komory wodą. Uszczelnij liść w komorze szklanym szkiełkiem nakrywkowym i zabezpiecz krawędzie szkiełka nakrywkowego taśmą klejącą.</li>
		<li>Zbadaj próbkę liści za pomocą konfokalnego laserowego mikroskopu skaningowego pod obiektywem 40X lub obiektywem 63X zanurzonym w wodzie. Fluorescencję GFP lub RhB można wizualizować przy długościach fal wzbudzenia odpowiednio 488 nm lub 555 nm.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Altman, A., Hasegawa, P. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAltman%2C+A+%22Plant+biotechnology+and+agriculture%3A+Prospects+for+the+21st+century%22">Plant biotechnology and agriculture: Prospects for the 21st century</a>. , Academic Press. Cambridge, MA. (2011).</li>
<li>Horn, M. E., Woodard, S. L., Howard, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+molecular+farming%3A+systems+and+products%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Plant molecular farming: systems and products.</a> Plant Cell Rep. 22, 711-720 (2004).</li>
<li>Gelvin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agrobacterium-mediated+plant+transformation%3A+the+biology+behind+the+%26%2334%3Bgene-jockeying%26%2334%3B+tool%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol.+Mol.+Biol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Agrobacterium-mediated plant transformation: the biology behind the &#34;gene-jockeying&#34; tool.</a> Microbiol. Mol. Biol. Rev. 67, 16-37 (2003).</li>
<li>Klein, T. M., Wolf, E. D., Wu, R., Sanford, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-velocity+microprojectiles+for+delivering+nucleic+acids+into+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">High-velocity microprojectiles for delivering nucleic acids into living cells.</a> Nature. 327, 70-73 (1987).</li>
<li>Fromm, M., Taylor, L. P., Walbot, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+of+genes+transferred+into+monocot+and+dicot+plant+cells+by+electroporation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">Expression of genes transferred into monocot and dicot plant cells by electroporation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 82, 5824-5828 (1985).</li>
<li>Krens, F. A., Molendijk, L., Wullems, G. J., Schilperoort, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+transformation+of+plant+protoplasts+with+Ti-plasmid+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">In vitro transformation of plant protoplasts with Ti-plasmid DNA.</a> Nature. 296, 72-74 (1982).</li>
<li>Birch, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+transformation%3A+problems+and+strategies+for+practical+application%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Plant+Physiol.+Plant+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Plant transformation: problems and strategies for practical application.</a> Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48, 297-326 (1997).</li>
<li>Newell, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+transformation+technology.+Developments+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Plant transformation technology. Developments and applications.</a> Mol. Biotechnol. 16, 53-65 (2000).</li>
<li>Nielsen, K. M., Bones, A. M., Smalla, K., van Elsas, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Horizontal+gene+transfer+from+transgenic+plants+to+terrestrial+bacteria--a+rare+event%3F%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Horizontal gene transfer from transgenic plants to terrestrial bacteria--a rare event?</a> FEMS Microbiol. Rev. 22, 79-103 (1998).</li>
<li>Chuah, J. A., Kaplan, D., Numata, K. Chapter 25, Engineering peptide-based carriers for drug and gene delivery. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChuah%2C+JA+%22Engineering+in+Translational+Medicine%22">Engineering in Translational Medicine</a>. Cai, W. , Springer. 667-689 (2014).</li>
<li>Nitta, S., Numata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biopolymer-based+nanoparticles+for+drug%2Fgene+delivery+and+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Mol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Biopolymer-based nanoparticles for drug/gene delivery and tissue engineering.</a> Int. J. Mol. Sci. 14, 1629-1654 (2013).</li>
<li>Numata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28amino+acid%29s%2Fpolypeptides+as+potential+functional+and+structural+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+J%22%5BJournal%5D)">Poly(amino acid)s/polypeptides as potential functional and structural materials.</a> Polym. J. 47, 537-545 (2015).</li>
<li>Numata, K., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silk-based+delivery+systems+of+bioactive+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Silk-based delivery systems of bioactive molecules.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 62, 1497-1508 (2010).</li>
<li>Numata, K., Subramanian, B., Currie, H. A., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioengineered+silk+protein-based+gene+delivery+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Bioengineered silk protein-based gene delivery systems.</a> Biomaterials. 30, 5775-5784 (2009).</li>
<li>Chugh, A., Eudes, F., Shim, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell-penetrating+peptides%3A+nanocarrier+for+macromolecule+delivery+in+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22IUBMB+Life%22%5BJournal%5D)">Cell-penetrating peptides: nanocarrier for macromolecule delivery in living cells.</a> IUBMB Life. 62, 183-193 (2010).</li>
<li>Eggenberger, K., Mink, C., Wadhwani, P., Ulrich, A. S., Nick, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+the+peptide+Bp100+as+a+cell-penetrating+tool+for+the+chemical+engineering+of+actin+filaments+within+living+plant+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ChemBioChem%22%5BJournal%5D)">Using the peptide Bp100 as a cell-penetrating tool for the chemical engineering of actin filaments within living plant cells.</a> ChemBioChem. 12, 132-137 (2011).</li>
<li>Numata, K., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silk-based+gene+carriers+with+cell+membrane+destabilizing+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Silk-based gene carriers with cell membrane destabilizing peptides.</a> Biomacromolecules. 11, 3189-3195 (2010).</li>
<li>Numata, K., Hamasaki, J., Subramanian, B., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+delivery+mediated+by+recombinant+silk+proteins+containing+cationic+and+cell+binding+motifs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Control.+Release%22%5BJournal%5D)">Gene delivery mediated by recombinant silk proteins containing cationic and cell binding motifs.</a> J. Control. Release. 146, 136-143 (2010).</li>
<li>Numata, K., Mieszawska-Czajkowska, A. J., Kvenvold, L. A., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silk-based+nanocomplexes+with+tumor-homing+peptides+for+tumor-specific+gene+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Biosci%22%5BJournal%5D)">Silk-based nanocomplexes with tumor-homing peptides for tumor-specific gene delivery.</a> Macromol. Biosci. 12, 75-82 (2012).</li>
<li>Numata, K., Reagan, M. R., Goldstein, R. H., Rosenblatt, M., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spider+silk-based+gene+carriers+for+tumor+cell-specific+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Bioconjugate+Chem%22%5BJournal%5D)">Spider silk-based gene carriers for tumor cell-specific delivery.</a> Bioconjugate Chem. 22, 1605-1610 (2011).</li>
<li>Chuah, J. A., Yoshizumi, T., Kodama, Y., Numata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+introduction+into+the+mitochondria+of+Arabidopsis+thaliana+via+peptide-based+carriers%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Gene introduction into the mitochondria of Arabidopsis thaliana via peptide-based carriers.</a> Sci. Rep. 5, 7751(2015).</li>
<li>Plant transformation method. Patent. , WO2015133652 A1 (2015).</li>
<li>Ng, K. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+delivery+of+proteins+in+intact+plants+via+fusion+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Intracellular delivery of proteins in intact plants via fusion peptides.</a> PLoS ONE. 11, e0154081(2016).</li>
<li>Lakshmanan, M., Kodama, Y., Yoshizumi, T., Sudesh, K., Numata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+efficient+gene+delivery+into+plant+cells+using+designed+peptide+carriers%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Rapid and efficient gene delivery into plant cells using designed peptide carriers.</a> Biomacromolecules. 14, 10-16 (2012).</li>
<li>Lakshmanan, M., Yoshizumi, T., Sudesh, K., Kodama, Y., Numata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-stranded+DNA+introduction+into+intact+plants+using+peptide-DNA+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Double-stranded DNA introduction into intact plants using peptide-DNA complexes.</a> Plant Biotechnol. 32, 39-45 (2015).</li>
<li>Numata, K., Ohtani, M., Yoshizumi, T., Demura, T., Kodama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+gene+silencing+in+plants+via+synthetic+dsRNA+and+carrier+peptide%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Local gene silencing in plants via synthetic dsRNA and carrier peptide.</a> Plant Biotechnol. J. 12, 1027-1034 (2014).</li>
<li>Numata, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzymatic+degradation+processes+of+poly%5B%28R%29-3-hydroxybutyric+acid%5D+and+poly%5B%28R%29-3-hydroxybutyric+acid-co-%28R%29-3-hydroxyvaleric+acid%5D+single+crystals+revealed+by+atomic+force+microscopy%3A+effects+of+molecular+weight+and+second-monomer+composition+on+erosion+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Enzymatic degradation processes of poly[(R)-3-hydroxybutyric acid] and poly[(R)-3-hydroxybutyric acid-co-(R)-3-hydroxyvaleric acid] single crystals revealed by atomic force microscopy: effects of molecular weight and second-monomer composition on erosion rates.</a> Biomacromolecules. 6, 2008-2016 (2005).</li>
<li>Numata, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+biopolyester+depolymerase+on+silicon+wafer+and+poly%5B%28R%29-3-hydroxybutyric+acid%5D+single+crystal+revealed+by+real-time+AFM%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Biosci%22%5BJournal%5D)">Adsorption of biopolyester depolymerase on silicon wafer and poly[(R)-3-hydroxybutyric acid] single crystal revealed by real-time AFM.</a> Macromol. Biosci. 6, 41-50 (2006).</li>
<li>Kawai, S., Nishizawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+procedure+for+DNA+transfection+with+polycation+and+dimethyl+sulfoxide%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Cell.+Biol%22%5BJournal%5D)">New procedure for DNA transfection with polycation and dimethyl sulfoxide.</a> Mol. Cell. Biol. 4, 1172-1174 (1984).</li>
<li>Liu, F., Song, Y., Liu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamics-based+transfection+in+animals+by+systemic+administration+of+plasmid+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Gene+Ther%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamics-based transfection in animals by systemic administration of plasmid DNA.</a> Gene Ther. 6, 1258-1266 (1999).</li>
<li>Luo, D., Saltzman, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+transfection+by+physical+concentration+of+DNA+at+the+cell+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Enhancement of transfection by physical concentration of DNA at the cell surface.</a> Nat. Biotechnol. 18, 893-895 (2000).</li>
<li>Boynton, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chloroplast+transformation+in+Chlamydomonas+with+high+velocity+microprojectiles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Chloroplast transformation in Chlamydomonas with high velocity microprojectiles.</a> Science. 240, 1534-1538 (1988).</li>
<li>Sikdar, R. S., Serino, G., Chaudhuri, S., Maliga, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plastid+transformation%5BTitle%5D)+AND+%22Arabidopsis+thaliana+Plant+Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Plastid transformation.</a> Arabidopsis thaliana Plant Cell Rep. 18, 20-24 (1998).</li>
<li>Svab, Z., Hajdukiewicz, P., Maliga, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+transformation+of+plastids+in+higher+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">Stable transformation of plastids in higher plants.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 87, 8526-8530 (1990).</li>
<li>Liu, Y. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complementation+of+plant+mutants+with+large+genomic+DNA+fragments+by+a+transformation-competent+artificial+chromosome+vector+accelerates+positional+cloning%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">Complementation of plant mutants with large genomic DNA fragments by a transformation-competent artificial chromosome vector accelerates positional cloning.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 96, 6535-6540 (1999).</li>
<li>Park, H. S., Lee, B. M., Salas, G. M., Srivatanakul, M., Smith, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shorter+T-DNA+or+additional+virulence+genes+improve+Agrobactrium-mediated+transformation%5BTitle%5D)+AND+%22Theor.+Appl.+Genet%22%5BJournal%5D)">Shorter T-DNA or additional virulence genes improve Agrobactrium-mediated transformation.</a> Theor. Appl. Genet. 101, 1015-1020 (2000).</li>
<li>Frary, A., Hamilton, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficiency+and+stability+of+high+molecular+weight+DNA+transformation%3A+an+analysis+in+tomato%5BTitle%5D)+AND+%22Transgenic+Res%22%5BJournal%5D)">Efficiency and stability of high molecular weight DNA transformation: an analysis in tomato.</a> Transgenic Res. 10, 121-132 (2001).</li>
<li>Que, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maize+transformation+technology+development+for+commercial+event+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Plant+Sci%22%5BJournal%5D)">Maize transformation technology development for commercial event generation.</a> Front. Plant Sci. 5, 379(2014).</li>
<li>Miranda, A., Janssen, G., Hodges, L., Peralta, E. G., Ream, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agrobacterium+tumefaciens+transfers+extremely+long+T-DNAs+by+a+unidirectional+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Agrobacterium tumefaciens transfers extremely long T-DNAs by a unidirectional mechanism.</a> J. Bacteriol. 174, 2288-2297 (1992).</li>
<li>Loeb, T. A., Spring, L. M., Steck, T. R., Reynolds, T. L. Transgenic wheat (Triticum spp.). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLoeb%2C+TA+%22Transgenic+Crops+I%22">Transgenic Crops I</a>. Bajaj, Y. P. S. , Springer. 14-36 (2000).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Omówiono krytyczne etapy w ramach protokołu, które zostały zidentyfikowane empirycznie. Poprzez infiltrację strzykawką preparaty na bazie peptydów są wprowadzane do przestrzeni powietrznych wewnątrz liścia rośliny przez aparaty szparkowe. Aby zapewnić maksymalne pobieranie roztworu, proces infiltracji powinien być przeprowadzany, gdy rośliny znajdują się w warunkach sprzyjających otwieraniu aparatów szparkowych , tj. mają zapewnioną wystarczającą ilość wody oraz w okresie świetlnym. Jeśli chodzi o przygotowanie kompleksów transfekcyjnych, w przypadku preparatów, które obejmują kombinację dwóch peptydów (do dostarczania DNA ukierunkowanego na mitochondria), sekwencja dodawania każdego składnika ma kluczowe znaczenie i nie powinna być odwracana.
Istnieje wiele prawdopodobnych modyfikacji procedury. Inną opcją infiltracji komórek roślinnych jest zastosowanie infiltracji próżniowej, która jest w stanie wprowadzić złożony roztwór do całych roślin i/lub częściowych tkanek, w tym merystemów wierzchołkowych. W tej alternatywnej procedurze sadzonki zanurza się w roztworze transfekcji i w oparciu o ciśnienie wytwarzane przez próżnię, kompleksy peptyd-ładunek są przepychane przez aparaty szparkowe do komórek roślinnych (Yoshizumi, T., dane niepublikowane).
Wykazano, że przejściowa ekspresja genów, na podstawie badań z wykorzystaniem komórek zwierzęcych, wzrasta wraz z wyższymi stężeniami DNA29-31. Ważne jest, aby zauważyć, że stosunek peptydu do DNA wpływa na właściwości biofizyczne (wielkość, ładunek powierzchniowy) kompleksów (ryc. 4), co wpływa na wydajność transfekcji; w związku z tym optymalny stosunek musi być zachowany nawet przy zwiększonym stężeniu DNA.
Jedną z głównych zalet stosowania peptydów jako czynnika dostarczającego geny/białka jest to, że ich sekwencja jest podatna na dostrojenie, aby spełnić pożądaną funkcję. Na przykład domenę ukierunkowaną na mitochondria peptydu nośnikowego opisanego w tym badaniu można zastąpić sekwencjami ukierunkowanymi na chloroplastik lub peroksysomalne w celu lokalizacji tych organelli. Podczas gdy transformacja chloroplastów jest możliwa w kilku roślinach przy użyciu biolistyki32-34, ani Agrobacterium , ani metoda biolistyczna nie mogą wprowadzić genów do mitochondriów lub innych organelli poza jądrem (Tabela 2).
Nie ma sztywnych ograniczeń zakresu gospodarza dla transfekcji opartej na peptydach, w przeciwieństwie do metody opartej na Agrobacterium (Tabela 2). Do tej pory zoptymalizowano preparaty do transfekcji A. thaliana, N. benthamiana i topoli (tab. 1), ale metodę można również zastosować do Nicotiana tabacum, odmiany pomidora Micro-Tom, ryżu (na podstawie wstępnych doświadczeń) oraz innych roślin jedno- i dwuliściennych.
Jak dotąd nie ma znanego ograniczenia w wielkości transgenu, gdy peptydy są używane jako wektory transfekcji. W przeciwieństwie do tego, stwierdzono, że duże cząsteczki DNA zmniejszają wydajność transformacji metod za pośrednictwem Agrobacterium 35,36, a górna granica wielkości transgenów wynosi około 200 kb37-39. Z drugiej strony, przy użyciu biolistyki, duże fragmenty DNA mogą być ścinane podczas przygotowywania lub dostarczania do roślin38. Chociaż do tej pory nie ustalono górnej granicy dla transformacji biolistycznej, stwierdzono, że fizyczne ograniczenia ograniczają rozmiar DNA, który można przenieść, do znacznie mniej niż 150 kb40. Główne korzyści płynące ze stosowania systemu opartego na peptydach do transferu genów w porównaniu z istniejącymi podejściami wykorzystującymi Agrobacterium lub bombardowanie mikropociskami, omówione powyżej, podsumowano w Tabeli 2.
Istnieje kilka ograniczeń dotyczących tej metody w jej obecnym kształcie. Po pierwsze, udowodniono, że celowe dostarczanie pDNA do określonych organelli, takich jak mitochondria, jest możliwe dzięki prostemu połączeniu sekwencji wiążących DNA, penetrujących komórki i pasujących organelle, chociaż skuteczność była niska. Ekspresję transgenu można było wykryć za pomocą mikroskopii konfokalnej tylko w niewielkiej populacji mitochondriów w komórkach. W związku z tym konieczne są dalsze modyfikacje, aby: (i) wzmocnić translokację większej liczby kompleksów przez błonę komórkową/organellarną oraz (ii) poprawić dysocjację i transfer pDNA z peptydu nośnikowego do organelli docelowej w celu ekspresji. Po drugie, korzystając z tego systemu dostarczania DNA, udało się osiągnąć przejściową ekspresję egzogennych genów reporterowych w cytozolowym i mitochondrialnym kompartmencie komórek. Stabilna inkorporacja i ekspresja wprowadzonych genów w genomie jądrowym/organellarnym rośliny nie została jednak jeszcze ustalona ze względu na brak odpowiednich strategii selekcji.
Przyznając, że istnieją obszary wymagające poprawy lub dalszego rozwoju, opisana tutaj strategia oparta na peptydach pozostaje prostą i wszechstronną techniką, która utorowała drogę do dostarczania różnych ładunków do różnych typów roślin.

Inżynieria genetyczna roślin jest tradycyjnie używana do przenoszenia korzystnych cech na rośliny. W ostatnich latach technologia ta została zastosowana do przekształcania roślin w biofabryki do produkcji ważnych farmaceutycznie i cennych komercyjnie białek, z których wiele nie może być syntetyzowanych chemicznie, a produkcja przy użyciu systemów zwierzęcych lub mikrobiologicznychjest bardzo kosztowna1. Poprzez wprowadzenie nowych genów, można manipulować własnym metabolizmem rośliny w celu produkcji różnych biofarmaceutyków, takich jak przeciwciała, enzymy metaboliczne, hormony, antygeny lub szczepionka2.
Uznane technologie transferu genów dla roślin to dostarczanie za pośrednictwem Agrobacterium 3, bombardowanie mikropociskami pokrytymi DNA (biolistyka)4 i elektroporacja5 lub glikolem polietylenowym6 traktowanie protoplastów. Techniki wymagające protoplastów są na ogół unikane, ponieważ są czasochłonne, kłopotliwe i dają niespójne wyniki7. W rezultacie, praktycznie wszystkie prace związane z modyfikacją roślin wykorzystują obecnie Agrobacterium lub mikropociski do transferu genów. Metoda Agrobacterium jest szerzej stosowana, ale nie ma zastosowania do wielu gatunków roślin ważnych gospodarczo. Tymczasem bombardowanie mikropociskami jest bardziej wszechstronne ze względu na szeroką gamę podatnych roślin, ale wymaga specjalistycznego sprzętu i często powoduje poważne uszkodzenia tkanek. Co więcej, metody te obejmują albo losowy (biolistyka), albo złożony (Agrobacterium) mechanizm dostarczania i mają zmienne tempo przemian8. W związku z tym potrzebna jest nowatorska technologia przekształcania roślin, która jest prosta, ale skuteczna i ma zastosowanie do różnych typów roślin.
Obecnie, rośliny są poddawane modyfikacji genetycznej głównie poprzez dostarczanie egzogennego DNA kodującego pożądaną cechę, a nie przez bezpośrednie dostarczanie docelowego białka. Wyższa stabilność DNA w porównaniu z białkami jest główną zaletą; niemniej jednak potencjalne problemy związane z dostarczaniem DNA obejmują losowe wprowadzanie egzogennego DNA do genomu rośliny i niezamierzone przekazywanie genów oporności na antybiotyki bakteriom chorobotwórczym poprzez horyzontalny transfer genów9. Do celów edycji genomu, możliwość edycji genomów roślinnych bez wprowadzania obcego DNA do komórek może obejść obawy regulacyjne związane z roślinami modyfikowanymi genetycznie. W związku z tym alternatywna, wolna od DNA strategia modyfikacji roślin poprzez bezpośrednie dostarczanie białka będzie w stanie zaspokoić te potrzeby.
Tutaj wprowadzamy system oparty na peptydach, pierwotnie opracowany dla ludzkiej terapii genowej10-14, do celowego dostarczania egzogennych genów lub białek do nienaruszonych roślin. Peptydy są w stanie chronić DNA przed degradacją nukleazy i mogą pośredniczyć w transferze genów przez błony komórkowe i organellarne15-17. Mają również różnorodne i regulowane właściwości, oprócz tego, że są niecytotoksyczne18-20. Co ważniejsze, dzięki zastosowaniu peptydów, geny mogą być precyzyjnie ukierunkowane na organelle wewnątrzkomórkowe, takie jak mitochondria21 lub plastydy (chloroplasty)22 w celu ekspresji - zadanie nieosiągalne przez transformację biologiczną lub za pośrednictwem Agrobacterium. W zależności od rodzaju ładunku, ta nowa technologia modyfikacji roślin może być wykorzystana do dostarczania białek23 i ekspresji (plazmid21,24 lub dwuniciowe DNA25) lub regulacji w dół (dwuniciowy RNA26) określonych genów w roślinie, w całej jej przestrzeni cytozolowej24-26 lub w określonym przedziale organellarnym21. Zaprojektowane peptydy nośnikowe składają się z domeny kationowej w postaci polilizyny (K8) lub polilizyno-ko-histydyny (KH)9 do wiązania i/lub kondensacji ujemnie naładowanych ładunków, która jest sprzężona z sekwencjami penetrującymi komórkę (peptyd BP100) lub mitochondrialnymi (peptyd Cytcox).

<table><tbody><tr><td>Peptyd (KH)9-BP100</td><td>Specjalnie zsyntetyzowany przez RIKEN Brain Science Institute</td><td>N/A</td><td>Sekwencja: KHKHKHKHKHKHKHKH- KHKKLFKKILKYL</td></tr><tr><td>(BP100)2-K8 Peptyd</td><td>Specjalnie zsyntetyzowany przez RIKEN Brain Science Institute</td><td>Nie dotyczy</td><td>Sekwencja: peptyd KKLFKKKILKYLKKLFKKKK- Peptyd KYLKKKKKKKK</td></tr><tr><td>BP100</td><td>Zsyntetyzowany na zamówienie przez RIKEN Brain Science Institute</td><td>N/A</td><td>Sekwencja: KKLFKKILKYL</td></tr><tr><td>Peptyd Cytcox-(KH)9</td><td>Specjalnie zsyntetyzowany przez RIKEN Brain Science Institute</td><td>N/A</td><td>Sekwencja: MLSLRQSIRFFKKHKHKH- KHKHKHKHKHKH</td></tr><tr><td>P35S-GFP(S65T)-TNOS i P35S-RLuc-TNOS</td><td>NIE</td><td>DOTYCZY NIE DOTYCZY</td><td>Koduje odpowiednio białko zielonej fluorescencji i geny lucyferazy Renilla pod kontrolą konstytutywnego promotora CaMV 35S (Ref: Lakshmanan et al. Biomacromolecules 2013, 14, 10)</td></tr><tr><td>pDONR-cox2:gfp i pDONR-cox2:rluc</td><td>N</td><td>/A N/A</td><td>Koduje odpowiednio białko zielonej fluorescencji i geny lucyferazy Renilla pod kontrolą promotora specyficznego dla mitochondriów cox2 (Ref: Chuah et al. Sci Rep 2015, 5, 7751)</td></tr><tr><td>dsDNA (amplifikowane PCR z pBI221-P35S-Rluc-TNOS)</td><td>N/A</td> N<td>/A</td><td>koduje odpowiednio białko zielonej fluorescencji i geny lucyferazy Renilla pod kontrolą konstytutywnego promotora CaMV 35S (Ref: Lakshmanan et al. Plant Biotechnol 2015, 32, 39)</td></tr><tr><td>GFP5 siRNA</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Do wyciszania białka zielonej fluorescencji za pośrednictwem interferencji RNA (Patrz: Numata et al. Plant Biotechnol J 2014, 12, 1027)</td></tr><tr><td>CHS siRNA</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Do wyciszania syntazy chalkonu za pośrednictwem interferencji RNA (Ref: Numata et al Plant Biotechnol J 2014, 12, 1027)</td></tr><tr><td>1 ml i 10 ml Plastikowe strzykawki</td><td>TERUMO Corporation</td><td>SS-01T, SS-10ESZ</td><td></td></tr><tr><td>1,5 ml Probówka mikrowirówkowa</td><td>AS ONE Corporation</td><td>151212</td><td></td></tr><tr><td>96-dołkowa płaska płyta denna</td><td>Asahi Glass Co., Ltd.</td><td>3860-096</td><td></td></tr><tr><td>Taśma klejąca</td><td>Sekisui Chemical Co., Ltd.</td><td>Nr 835</td><td></td></tr><tr><td>Dehydrogenaza alkoholowa</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>A-7011</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop sił atomowych</td><td>Seiko Instruments Inc.</td>SPI3800, mikroskop sił atomowych <td>SPA 300HV</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Hitachi High-Tech Science Corporation</td><td>AFM5300E</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw do oznaczania białek BCA</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td><td>23227</td><td></td></tr><tr><td>Cantilever</td><td>Hitachi High-Tech Science Corporation</td><td>K-A102001593</td><td></td></tr><tr><td>Konfokalny laserowy mikroskop skaningowy</td><td>Carl Zeiss</td><td>LSM700</td><td></td></tr><tr><td>Borowik korkowy</td><td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td><td>Z165220</td><td>Do wycinania liści w krążki o średnicy 1 cm</td></tr><tr><td>Szkiełko nakrywkowe</td><td>Matsunami Glass Ind., Ltd.</td><td>C02261</td><td></td></tr><tr><td>Kuweta</td><td>Sarstedt</td><td>759116</td><td></td></tr><tr><td>Składana komórka kapilarna</td><td>Malvern Instruments, Ltd.</td><td></td><td></td>DTS1070</tr><tr><td>Kleszcze</td><td>Shimizu Akira Inc.</td><td>Nierdzewny tłuczek homogenizacyjny 150</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Ieda Trading Corp.</td><td>9993</td><td></td></tr><tr><td>Mica</td><td>Nisshin EM Co., Ltd.</td><td>LC23Z</td><td></td></tr><tr><td>Mikrowirówka</td><td>Beckman Coulter</td><td>BKA46472</td><td></td></tr><tr><td>Czytnik mikropłytek</td><td>Molecular Devices Corporation</td><td>Spectra MAX M3</td><td></td></tr><tr><td>Szkiełko mikroskopowe</td><td>Matsunami Glass Ind., Ltd.</td><td></td><td></td>S011120</tr><tr><td>Pipeta</td><td>Eppendorf Research&reg; plus</td><td>3120000909</td><td></td></tr><tr><td>Końcówki do pipet</td><td>AS ONE Corporation</td><td>2-5138-01, 2-5138-02, 2-5138-03</td><td></td></tr><tr><td>Plastikowa szalka Petriego</td><td>AS ONE Corporation</td><td>1-7484-01</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw do oznaczania lucyferazy Renilla</td><td>Promega corporation</td><td>E2810</td><td></td></tr><tr><td>Izotiocyjanian</td> <td>rodaminy BSigma-Aldrich Co., Sp. z o.o.</td><td></td><td></td>283924</tr><tr><td>Woda wolna od RNaz</td><td>Qiagen</td><td>129112</td><td></td></tr><tr><td>węglan sodu</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>199-01585</td><td></td></tr><tr><td>Ostrze chirurgiczne i rękojeść</td><td>FEATHER Safety Razor Co., Ltd.</td><td>Stal nierdzewna nr 14 (ostrze), nr 3L (uchwyt)</td><td></td></tr><tr><td>Nasadka końcówki strzykawki</td><td>Musashi Engineering Inc.</td>Waga <td>NC-3E</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Potencjometr</td><td>Sartorius</td> CPA225D <td></td></tr><tr><td>Zeta</td><td>Malvern Instruments, Ltd.</td><td>Zetasizer Nano-ZS</td><td></td></tr></tbody></table>

peptydowa metoda transportu genów i białek przez bariery komórkowe i organellarne w roślinach

Peptide-derived Method to Transport Genes and Proteins Across Cellular and Organellar Barriers in Plants

Zdolność do wprowadzania białek egzogennych i ekspresji (lub obniżania) specyficznych genów w roślinach stanowi potężne narzędzie do badań podstawowych, jak również nowych zastosowań w dziedzinie biotechnologii roślin. Realne metody, które obecnie istnieją do transferu białek lub genów do komórek roślinnych, a mianowicie Agrobacterium i bombardowanie mikropociskami, mają wady w postaci niskiej częstotliwości transformacji, ograniczonego zasięgu gospodarza lub wysokich kosztów sprzętu i mikronośników. Poniższy protokół przedstawia prostą i wszechstronną metodę, która wykorzystuje racjonalnie zaprojektowane peptydy jako środki dostarczające do roślin różne ładunki na bazie kwasów nukleinowych i białek. Peptydy są wybierane jako narzędzia do rozwoju systemu ze względu na ich biodegradowalność, zmniejszone rozmiary, zróżnicowane i regulowane właściwości, a także zdolność do uzyskania dostępu wewnątrzkomórkowego/organellarnego. Opisano przygotowanie, charakterystykę i zastosowanie zoptymalizowanych formulacji dla każdego rodzaju szerokiej gamy dostarczanych ładunków (plazmidowe DNA, dwuniciowe DNA lub RNA oraz białko). Omówiono również krytyczne etapy w ramach protokołu, możliwe modyfikacje i istniejące ograniczenia metody.

Szeroki wachlarz ładunków w postaci kwasów nukleinowych i białek został pomyślnie wprowadzony do różnych roślin z wykorzystaniem zaprojektowanych peptydów jako wektorów dostarczania. Oddziaływania elektrostatyczne między kationowymi peptydami a ujemnie naładowanymi ładunkami doprowadziły do powstania kompleksów transfekcyjnych, które mogą być bezpośrednio infiltrowane do liści roślin za pomocą strzykawki bezigłowej (Rycina 1). Zoptymalizowane formulacje (wyznaczone empirycznie w niniejszych badaniach21,23-26) do transfekcji komórek roślinnych wymieniono w Tabeli 1, w której przedstawiono każdy rodzaj z szerokiego zakresu dostarczanych ładunków (pDNA, dsDNA, dsRNA i białka). Średnice wszystkich formulacji opartych na peptydach mieściły się w przybliżonym zakresie 150 - 300 nm. Na podstawie analizy DLS wszystkie formulacje wykazały stosunkowo niską polidyspersyjność rozmiarów, co wskazuje, że utworzone agregaty peptyd-ładunek mają jednorodny rozkład wielkości. Morfologia kompleksów peptyd-pDNA (Rycina 2A) lub peptyd-białko (Rycina 2B) na mikach została zobrazowana za pomocą AFM. W obu przypadkach, dla kombinacji peptyd-pDNA oraz peptyd-białko, zaobserwowano jednorodne kompleksy globularne, co jest zgodne z danymi z pomiarów DLS. W odniesieniu do potencjału zeta kompleksów (Tabela 1), kompleksy pochodzące z pDNA i dsDNA posiadały wypadkowy ujemny ładunek powierzchniowy, podczas gdy kompleksy oparte na dsRNA miały niemal neutralny ładunek powierzchniowy. Z kolei kompleksy peptyd-białko były naładowane dodatnio.
Wydajność formulacji peptyd-pDNA oraz peptyd-dsDNA w pośredniczeniu w transfekcji A. thaliana lub N. benthamiana jako modelowych systemów roślinnych została oceniona ilościowo i jakościowo. Do ilościowego oznaczenia poziomów ekspresji genu zastosowano test ekspresji genu RLuc (Tabela 1), w związku z czym w tym eksperymencie do kompleksowania z odpowiednimi peptydami nośnikowymi nalezy użyć pDNA lub dsDNA kodującego gen RLuc. Przy użyciu formulacji (KH)9-BP100/pDNA możliwe jest uzyskanie dostarczania i ekspresji pDNA skierowanej do jądra komórkowego po okresie inkubacji wynoszącym 12 hr, z szacowaną wartością RLU/mg wynoszącą około 1 × 105. Do dostarczania i ekspresji pDNA skierowanej do mitochondriów do tworzenia kompleksów wymagana jest kombinacja peptydów Cytcox-(KH)9 oraz BP100. Jednakże przy tym samym zoptymalizowanym czasie inkubacji (12 hr) osiągnięto znacznie niższy poziom transfekcji (około 1 × 103 RLU/mg). Tymczasem podobny okres inkubacji (12 hr) i poziom ekspresji genu (około 1 × 103 RLU/mg) był wymagany/odnotowany dla kompleksów opartych na dsDNA, również sformułowanych przy użyciu peptydu (KH)9-BP100. Jakościowe oceny ekspresji genów przeprowadzono poprzez bezpośrednią obserwację mikroskopową liści traktowanych kompleksami przygotowanymi z pDNA lub dsDNA kodujących gen reporterowy GFP. W komórkach transfekowanych nienakierowanymi kompleksami peptyd-pDNA wyraźnie zaobserwowano rozproszoną zieloną fluorescencję odpowiadającą ekspresji GFP, która lokalizowała się w cytozolu (Rysunek 3A). Wyraźne różnice w wzorcu lokalizacji fluorescencji GFP były widoczne w komórkach infiltrowanych kompleksami peptyd-pDNA skierowanymi do mitochondriów. W tym przypadku widoczna była punktowa zielona fluorescencja kolokalizująca z barwnikiem mitochondrialnym, co potwierdziło specyficzność ekspresji genu wyłącznie w przedziale mitochondrialnym komórek (Rysunek 3B).
W przypadku formulacji peptydowo-białkowych, koniugacja ładunku białkowego (ADH) z fluorophorem (RhB) umożliwi wizualizację dostarczonego białka w przedziale wewnątrzkomórkowym. W krótkim czasie inkubacji wynoszącym 6 hr stwierdzono, że białko ADH-RhB (kolor niebieski) rozprowadza się w cytosolu i wakuolach infiltrowanych komórek (Rysunek 3C). Jednocześnie, za pomocą formulacji peptydowo-dsRNA udało się osiągnąć szybką i wydajną downregulację ekspresji genów w różnych roślinach. W pierwszym eksperymencie liście A. thaliana infiltrowano kompleksami peptydowo-dsRNA w celu wyciszenia genu syntazy chalkonu (CHS), odpowiedzialnego za biosyntezę antocyjanów (czerwonego pigmentu) w warunkach suszy. Różnica w wyglądzie liści A. thaliana w warunkach normalnych (Rysunek 3D, a) i stresu suszowego (Rysunek 3D, b) zapewniła prosty sposób oceny wyciszenia genu CHS przy użyciu zoptymalizowanej formulacji peptydowo-dsRNA (strzałka 1 wskazuje obszar infiltrowany). W drugim eksperymencie kompleksy peptydowo-dsRNA infiltrowano do liści transgenicznej rośliny A. thaliana wykazującej ekspresję żółtego białka fluorescencyjnego (YFP). Wyraźny spadek ekspresji YFP można było zaobserwować w komórkach epidermy 9 hr po transfekcji (Rysunek 3E, F). Zweryfikowano również skuteczność formulacji w downregulacji ekspresji genów w innym systemie roślinnym (topola, 12 hr po transfekcji) (Rysunek 3G, H).
<img alt="Schemat koniugatu cząsteczki bioaktywnej z peptydem; dostarczanie plazmidowego DNA poprzez penetrację i celowanie komórkowe." src="/files/ftp_upload/54972/54972fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Sformułowania oparte na peptydach do dostarczania kwasów nukleinowych i białek do żywych roślin. 
Zaprojektowane peptydy nośnikowe składają się z polikationów sprzęganych z sekwencjami przenikającymi do komórek lub sekwencjami tranzytu organellowego. Polikationy umożliwiają wiązanie i/lub kondensację ujemnie naładowanych ładunków, a także ucieczkę z przedziału endosomalnego po internalizacji do komórek. Dostarczanie ładunków do komórek, a następnie do konkretnych organelli, jest pośredniczone odpowiednio przez sekwencje przenikające do komórek oraz sekwencje tranzytu organellowego. Różnorodne ładunki, które mogą zostać skutecznie dostarczone do rośliny, obejmują kwasy nukeinowe, takie jak pDNA, dsDNA i dsRNA, a także białka modelowe, np. albuminę surowicy bydlęcej (BSA), dehydrogenazę alkoholową (ADH) oraz cytrynę (wariant żółtego białka fluorescencyjnego). Cząsteczki bioaktywne są zdolne do tworzenia kompleksów transfekcyjnych z koniugatami peptydowymi. poprzez oddziaływania elektrostatyczne, które są wprowadzane do liści roślin za pomocą infiltracji strzykawkowej. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54972/54972fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
<img alt="Obraz AFM porównujący topografię powierzchni; skala nanometryczna; A: gładkie podłoże; B: osadzanie cząsteczek." src="/files/ftp_upload/54972/54972fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Morfologia formulacji opartych na peptydach. 
(A) Obraz amplitudy AFM formulacji (KH)9-BP100/pDNA przy N/P 0,5. (B) Obraz wysokości AFM formulacji (BP100)2K8/ADH przy stosunku molowym 10. Powielono za zgodą z opublikowanych źródeł23,24. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54972/54972fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Mikroskopia fluorescencyjna tkanek liści; rozkład chlorofilu; oddziaływania komórkowe; ściany komórkowe." src="/files/ftp_upload/54972/54972fig3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Ocena mikroskopowa wydajności transfekcji z użyciem zoptymalizowanych formulacji opartych na peptydach. 
(A) Ekspresję GFP w cytozolu (kolor zielony), wyraźnie odróżnialną od autofluorescencji chloroplastów (kolor czerwony), zaobserwowano w komórkach miękiszu gąbczastego liści A. thaliana infiltrowanych formulacją (KH)9-BP100/pDNA (N/P 0.5; 12 hr). (B) Ekspresję GFP (kolor zielony) wykryto w mitochondriach (kolor czerwony) w komórkach epidermy liścia A. thaliana infiltrowanego formulacją Cytcox-(KH)9/BP100/pDNA (N/P 0.5 dla każdego peptydu; 12 hr). Powiększone obrazy mitochondriów z ekspresją GFP przedstawiono na panelu skrajnie prawym. (C) Dostarczenie ADH-RhB (kolor niebieski) do komórek miękiszu gąbczastego liści A. thaliana za pomocą (BP100)2K8 przy molowym stosunku peptyd/białko wynoszącym 10, wizualizowane 6 hr po infiltracji. (D) Liść A. thaliana przed (a) oraz po (b) zastosowaniu formulacji (KH)9-BP100/dsRNA (stosunek molowy 2; 48 hr), co doprowadziło do supresji szlaku biosyntezy antocyjanów. Podobną formulację zawierającą dsRNA GFP5 infiltrowano do liścia jako kontrolę negatywną (c). Strzałki 1 i 3 wskazują obszar infiltrowany, natomiast strzałki 2 i 4 wskazują obszar nieinfiltrowany w obrębie liścia. (E) Liście A. thaliana wykazujące ekspresję żółtego białka fluorescencyjnego (YFP) oraz (F) zmniejszona fluorescencja YFP po infiltracji formulacją (KH)9-BP100/dsRNA (stosunek molowy 2; 9 hr). (G) Transgeniczne liście topoli wykazujące ekspresję żółtego białka fluorescencyjnego (YFP) oraz (H) zmniejszona fluorescencja YFP po infiltracji formulacją (KH)9-BP100/dsRNA (stosunek molowy 2; 12 hr). Powielono za zgodą z opublikowanych źródeł21,23,24,26. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54972/54972fig3large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat koniugacji peptyd-DNA: charakterystyka nanocząsteczek, stosunki N/P, potencjał zeta, średnica." src="/files/ftp_upload/54972/54972fig4.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Zmienność stosunku peptydu do DNA (N/P) i jego wpływ na właściwości biofizyczne kompleksów. 
Wraz ze wzrostem stosunku peptydu do DNA, rozmiar formulacji opartych na peptydach zmniejsza się, natomiast wartości potencjału zeta zmieniają się z ujemnych na dodatnie. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54972/54972fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Tabela analizy dynamicznego rozpraszania światła dla formulacji peptyd-DNA; rozmiar hydrodynamiczny, potencjał zeta." src="/files/ftp_upload/54972/54972table1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Tabela 1"> 
Tabela 1: Charakterystyka i ocena różnych formulacji opartych na peptydach. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54972/54972table1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej tabeli.</a>
<img alt="Tabela technologii transferu genów; rozmiar konstrukcji DNA, zakres roślin gospodarzy, wydajność, koszt, celowanie w organelle." src="/files/ftp_upload/54972/54972table2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Tabela 2"> 
Tabela 2: Porównanie opartych na peptydach i innych istniejących technologii dostarczania DNA do nienaruszonych roślin. <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54972/54972table2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej tabeli.</a>

Istniejące metody modyfikacji roślin mają ograniczone zastosowanie. Zaproponowana tu nowatorska technologia oparta na peptydach obiecuje zarówno prostotę, jak i skuteczność we wprowadzaniu egzogennych białek lub genów do pożądanych przedziałów wewnątrzkomórkowych nienaruszonych roślin.

Peptydowa metoda transportu genów i białek przez bariery komórkowe i organellarne w roślinach

The capacity to introduce exogenous proteins and express (or down-regulate) specific genes in plants provides a powerful tool for fundamental research as ...

Ogólnym celem tej metody opartej na peptydach jest transport genów i białek przez bariery komórkowe i organellowe w roślinach. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania badawcze poprzez modyfikację roślin za pomocą racjonalnie zaprojektowanych koniugatów peptydowych, które dostarczają różne geny i białka w celu pośredniczenia w ekspresji specyficznych genów. Bezpośrednią zaletą tej techniki jest zastosowanie prostej procedury transfekcji liści roślin przy użyciu strzykawki, opartej na peptydach zdolnych do przekraczania granic komórkowych i organellowych.Opracowaliśmy tę prostą, skuteczną i nowatorską metodę transformacji roślin, ponieważ konwencjonalne metody są kosztowne, nieprzydatne dla niektórych typów roślin i niepozwalają na celowanie w organelle wewnątrzkomórkowe. Jo-Ann Church zaprezentuje procedurę wraz z Yoko Horii, technikiem z mojego laboratorium. Przygotuj formulację plazmidowego DNA z peptydami zgodnie z opisem w protokole tekstowym.Po dodaniu peptydu do plazmowego DNA utworzy się mętny roztwór. Mieszanina staje się klarowna po rozcieńczeniu wodą ultrapure do objętości końcowej określonej w protokole tekstowym. Przenieś 800 µL rozcieńczonego roztworu do kuwety do analizy dynamicznego rozpraszania światła.Wyznaczyć średnicę hydrodynamiczną oraz indeks polidyspersyjności utworzonych kompleksów za pomocą analizatora zetanano. Pomiarów należy dokonać przy użyciu lasera helowo-neonowego o długości fali 633 nm w temperaturze 25 °C, przy kącie detekcji rozproszonego światła wstecznego wynoszącym 173 stopnie. Po dokonaniu pomiarów wielkości, przenieść roztwór do składanej kuwety kapilarnej w celu pomiaru potencjału zeta, stosując domyślne parametry stałej dielektrycznej, współczynnika załamania światła oraz lepkości wody w temperaturze 25 °C.Aby zaobserwować roztwór kompleksów za pomocą mikroskopii sił atomowych, nanieś 10 µL na świeżo odsłoniętą, rozłupaną powierzchnię płytki mikowej i pozostaw mikę do wyschnięcia na powietrzu przez noc w przykrytej plastikowej szalce Petriego. Uzyskaj obraz kompleksów w powietrzu w temperaturze 25 °C, wykorzystując krzemową dźwignię o stałej sprężystości 1,3 N/m w trybie stukowym. Wykorzystaj trzytygodniowe rośliny Arabidopsis thaliana hodowane w cyklu 16 godzin światła i 8 godzin ciemności w temperaturze 22 °C.Wybierz co najmniej trzy liście do transfekcji, aby umożliwić wykonanie pomiarów w trzech powtórzeniach dla kwantyfikacji ekspresji genów. Napełnij jednofilarową plastikową strzykawkę bez igły 100 µL roztworu kompleksu do transfekcji jednego liścia. Następnie ustaw końcówkę strzykawki na powierzchni abaksjalnej liścia.Lekko dociśnij końcówkę strzykawki do liścia, a następnie powoli wciśnij tłok strzykawki, wywierając jednocześnie przeciwciśnienie palcem wskazującym ręki w lateksowej rękawiczce z przeciwnej strony. Prawidłową infiltrację można rozpoznać po rozprzestrzenianiu się obszaru nasiąkniętego wodą w liściu. Oznakuj infiltrowane liście w celu łatwej identyfikacji.Inkubować roślinę z transfekcją DNA plazmidowego z peptydem przez 12 godzin w komorze wzrostowej. Aby ocenić wydajność transfekcji, najpierw wyciąć cały transfekowany liść. W przypadku eksperymentów z transfekcją z wykorzystaniem wektora reporterowego Renilla Luciferase, określić ilościowo wydajność transfekcji, korzystając z zestawu do analizy Renilla Luciferase.Najpierw umieść każdy wycięty liść w probówce do mikrocentryfugi o pojemności 1.5 millileter. Do każdej probówki dodaj 100 microliters buforu do lizy 1X. W ten sam sposób przygotuj lizaty liści kontrolnych, nietransfekowanych, w trzech powtórzeniach.Rozetrzeć liść za pomocą tłuczka do homogenizacji i inkubować otrzymany lizat w temperaturze 25 °C przez od 6 do 10 godzin. Po inkubacji odwirować lizat w mikrocentryfużce z prędkością 12 470 ×g przez jedną minutę. Przenieść 20 µL klarownego lizatu do dołka w mikropłytce 96-dołkowej.Pozostałą objętość wykorzystać do oznaczania całkowitego stężenia białka za pomocą zestawu do analizy białek BCA zgodnie z protokołem producenta. Następnie do dołka dodać 100 µL jednego stężenia substratu do analizy Renilla Luciferase i wymieszać poprzez powolne pipetowanie. Umieścić mikropłytkę w wielofunkcyjnym czytniku mikropłytek i rozpocząć pomiar.W przypadku eksperymentów z transfekcją z użyciem wektora reporterowego z zielonym białkiem fluorescencyjnym, należy obserwować fluorescencję przy użyciu konfokalnego skaningowego mikroskopu laserowego. Najpierw należy przyciąć brzegi całego liścia, aby ułatwić usunięcie pęcherzyków powietrza. Następnie należy wyjąć tłok z strzykawki o pojemności 10 milileter i umieścić każdy wycięty liść lub fragment liścia w strzykawce.Włóż tłok i delikatnie dociśnij go do dna strzykawki, uważając, aby nie zmiażdżyć liścia. Nabierz do strzykawki wodę, aż będzie wypełniona mniej więcej do połowy. Skieruj strzykawkę pionowo w górę i naciśnij tłok, aby usunąć powietrze ze strzykawki przez jej końcówkę.Następnie zakryj końcówkę strzykawki i powoli pociągnij tłok w dół, aby usunąć powietrze z liścia. Powtórz ten proces kilka razy, aż liść stanie się półprzezroczysty. Następnie pokryj powierzchnię szkiełka przedmiotowego taśmą klejącą.Za pomocą ostrza wytnij w taśmie kwadratowy obszar wystarczająco duży, aby pomieścić próbkę liścia, a następnie pęsetą odklej kwadratowy fragment taśmy, tworząc komorę na preparat. Taśma będzie pełnić funkcję dystansera między szkiełkiem podstawowym a nakryweksem. Umieść liść w komorze stroną abaksjalną skierowaną do góry i wypełnij pozostałą przestrzeń komory wodą.Uszczelnij liść w komorze za pomocą szkiełka nakrywki i zabezpiecz krawędzie szkiełka taśmą klejącą. Przebadaj próbkę liścia przy użyciu konfokalnego mikroskopu skaningowego z wykorzystaniem obiektywu 40x lub obiektywu imersyjnego wodnego 63x. Fluorescencję GFP można wizualizować przy długości fali wzbudzenia 488 nanometrów.Optymalne przygotowanie formulacji peptydowo-plazmowego DNA przy stosunku peptyd do DNA wynoszącym 0,5 powinno mieć średnicę średnią około 290 nanometrów oraz niski indeks polidyspersyjności wynoszący około 0,3, co wskazuje na jednorodny rozkład wielkości. Ponadto kompleksy powinny wykazywać potencjał zeta na poziomie około 30 miliwoltów. Tutaj przedstawiono reprezentatywny obraz kompleksów peptydowo-plazmowego DNA uzyskany za pomocą mikroskopu sił atomowych.Zaobserwowano jednorodne kompleksy globularne. Wykorzystując formulację peptydowo-plazmidową, w Arabidopsis thaliana można osiągnąć dostarczanie i ekspresję plazmidowego DNA skierowane do jądra komórkowego, przy szacowanej wartości Renilla Luciferase na miligram wynoszącej około 100 000. Obserwacje mikroskopowe przeprowadzono na liściach traktowanych kompleksami przygotowanymi z plazmidowego DNA kodującego reporter GFP w celu oceny ekspresji genu.Obrazy ujawniły, że w komórkach transfekowanych kompleksami plazmidowego DNA z nieukierunkowanym peptydem wyraźnie obserwowano rozproszoną zieloną fluorescencję odpowiadającą ekspresji GFP, która lokalizowała się w cytosolu. Po opracowaniu technika ta otworzyła badaczom z dziedziny biotechnologii roślin drogę do dostarczania różnych ładunków opartych na białkach i kwasach nukleinowych do żywych roślin. Po obejrzeniu tego filmu i przeczytaniu protokołu tekstowego powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak przygotowywać, charakteryzować i stosować różne zoptymalizowane formulacje dla każdego rodzaju ładunku, do których należą plazmidowe DNA, dwuniciowe DNA lub RNA oraz białka.

peptide-derived-method-to-transport-genes-proteins-across-cellular

Research

JoVE Journal

Genetics

Genetyka

Transport makromolekularny między komórkami roślinnymi można oceniać poprzez przejściową ekspresję białka docelowego znakowanego fluorescencyjnie oraz analizę jego rozkładu wewnątrz- i międzykomórkowego za pomocą mikroskopii konfokalnej.

Analiza makromolekularnego transportu międzykomórkowego in planta z wykorzystaniem bombardowania biolistycznego

Rośliny oferują nowatorski system do produkcji białek farmaceutycznych na skalę komercyjną, który jest bardziej skalowalny, opłacalny i bezpieczny niż obecne paradygmaty ekspresji. W tym badaniu przedstawiamy proste i wygodne, a jednocześnie skalowalne podejście do wprowadzenia genu docelowego zawierającego Agrobacterium tumefaciens do roślin w celu przejściowej ekspresji białka.

Efektywna agroinfiltracja roślin w celu uzyskania przejściowej ekspresji białek rekombinowanych na wysokim poziomie

Ta praca opisuje nowatorską metodę selektywnego celowania w organelle subkomórkowe u roślin, testowaną za pomocą BioRad Gene Gun.

Przejściowa ekspresja genów w tytoniu przy użyciu zespołu Gibsona i pistoletu genowego

Domeny palców cynkowych są z natury przepuszczalne dla komórek i zdolne do pośredniczenia w dostarczaniu białek do szerokiego zakresu typów komórek ssaków. W tym miejscu przedstawiono szczegółowy protokół krok po kroku wdrażania technologii palca cynkowego do wewnątrzkomórkowego dostarczania białka.

Bezpośrednie dostarczanie białek do komórek ssaków za pomocą przepuszczalnych dla komórek domen Cys2-his 2 palców cynkowych

Połączenia międzykomórkowe roślin, plazmodesmaty (Pd), odgrywają kluczową rolę w fizjologii roślin i interakcjach między roślinami a wirusami. Kluczowe znaczenie dla transportu Pd mają sygnały sortujące, które kierują białka do Pd. Jednak nasza wiedza na temat tych sekwencji jest wciąż w powijakach. Opisujemy strategię identyfikacji sygnałów lokalizacji Pd w białkach docelowych Pd.

Identyfikacja sekwencji lokalizacji plazmodesmalnej w białkach w Planta

Opracowaliśmy prosty i efektywny protokół do przygotowania dużych ilości protoplastów soi do badania złożonych mechanizmów regulacyjnych i sygnalizacyjnych w żywych komórkach.

Prosta metoda izolacji protoplastów soi i zastosowanie do analiz przejściowej ekspresji genów

Opracowaliśmy nową metodę współekspresji wielu chimerycznych fluorescencyjnych białek fuzyjnych w roślinach, aby przezwyciężyć trudności konwencjonalnych metod. Wykorzystuje wykorzystanie plazmidu o pojedynczej ekspresji, który zawiera wiele funkcjonalnie niezależnych kaset z ekspresją białek, aby osiągnąć koekspresję białka.

Efektywna koekspresja wielu chimerycznych fluorescencyjnych białek fuzyjnych w roślinach

Opisujemy metodę charakterystyki transporterów błonowych napędzanych protonami w preparatach pęcherzyków błonowych wytwarzanych przez heterologiczną ekspresję w E. coli i lizę komórek za pomocą prasy francuskiej.

Charakterystyka transporterów błonowych przez ekspresję heterologiczną u E. coli i wytwarzanie pęcherzyków błonowych

Ten manuskrypt opisuje nowatorskie urządzenie do bezpośredniego naparu roślinnego do badania skuteczności cząsteczek przeciwko bakteriom (Candidatus Liberibacter asiaticus) lub ich owadziczemu wektorowi (Diaphorina citri, Kuwayama), które w połączeniu są związane z chorobą cytrusów Huanglongbing.

Urządzenie do bezpośredniej infuzji do dostarczania cząsteczek w roślinach

Ten protokół opisuje wybór optymalnych markerów plazmodesmalnych do analiz opartych na mikroskopii konfokalnej białek ukierunkowanych na plazmodesmat podczas interakcji wirus-plazmodesmata lub transportu plazmodesmalnego.

Mikroskopia konfokalna Analiza sortowania białek do plazmodesmatów u Nicotiana benthamiana

Poznaj peptydową metodę transportu genów i białek przez bariery komórkowe w roślinach. Technika ta umożliwia prostą i efektywną transformację roślin, w tym Arabidopsis thaliana, z zastosowaniem strzykawkowej infekcji liści.

Peptydowa metoda transportu genów i białek przez bariery komórkowe i organellarne w roślinach

Przeglądaj więcej filmów