Agrobacterium tumefaciens, грамотрицательная почвенная бактерия, обладает уникальной способностью к переносу генов между царствами, благодаря чему ее называют «природным генным инженером»1. Эта бактерия может переносить ДНК (Т-ДНК) от опухолеобразующей плазмиды (Ti-плазмида) в клетки хозяина через систему секреции IV типа, что приводит к интеграции и экспрессии Т-ДНК в геноме хозяина 1,2,3,4. В естественных условиях этот процесс приводит к образованию опухолей у растений, широко известной как болезнь корончатого галла. Тем не менее, Agrobacterium также может переносить Т-ДНК в различные другие организмы, включая дрожжи, грибы, водоросли, эмбрионы морских ежей и даже клетки человека в лабораторных условиях 5,6,7,8.
Используя эту природную систему, Agrobacterium tumefaciens-опосредованная трансформация (АМТ) обеспечивает случайную интеграцию интересующего гена (генов) в ядерный геном клетки-хозяина путем модификации участка Т-ДНК Ti-плазмиды. Для этой цели широко используется вектор экспрессии растений AMT pCAMBIA13029. Исследователи могут использовать простые рабочие процессы клонирования E. coli перед переносом нужного вектора в A. tumefaciens для последующей передачи интересующему их хозяину.
Зеленые микроводоросли – это эукариоты, которые имеют много общего с наземными растениями, но очень невосприимчивы к генетическим модификациям. Однако генетическая трансформация играет важнейшую роль как в фундаментальных, так и в биотехнологических исследованиях микроводорослей. У нескольких видов микроводорослей, в частности у Chlamydomonas reinhardtii, генетическая трансформация с помощью АМТ привела к успешному внедрению трансгенов, таких как интерлейкин-2 человека (hIL-2), рецептор-связывающий домен коронавируса 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2 RBD) и два антимикробных пептида (АМП)10,11,12,13. Среди них Chlorella vulgaris, менее привередливый и быстрорастущий вид зеленых водорослей, обладает значительным потенциалом для устойчивого производства углеводов, белков, нутрицевтиков, пигментов и других ценных соединений14. Однако отсутствие надежных инструментов для создания трансгенных штаммов C. vulgaris препятствует его коммерческому прогрессу. Поскольку существует лишь ограниченное число опубликованных работ, использующих АМТ у C. vulgaris15, и учитывая значительные различия между культивированием растений и микроводорослей, оптимизация протокола АМТ становится необходимой.
В этом исследовании ученые вставили зеленый флуоресцентный белок (mGFP5) после промотора 35S вируса мозаики цветной капусты (CamV) и добавили метку гистидина, чтобы использовать его в качестве репортерного гена для экспрессии белка. Трансформанты были отобраны с использованием гигромицина В, и после субкультивирования в течение более чем двадцати поколений трансформация оставалась стабильной. Плазмида pCAMBIA1302, используемая в этой работе, может быть легко адаптирована для содержания любого интересующего гена. Кроме того, представленный метод и материалы могут быть адаптированы для других видов зеленых водорослей с активным промотором CamV35S, поскольку этот промотор используется для селекции гигромицина.