転送DNAバイナリシステム

転移DNA ( T-DNA )バイナリーシステムは、 T-DNA バイナリーベクターとvirヘルパープラスミドからなる一対のプラスミドである。^[1]^{[2] 2 つのプラスミドは、}遺伝子組み換え植物を生産するために一緒に使用される (したがってバイナリー^[2]^[3] ) 。これらは、Agrobacterium属の細菌種( A. tumefaciensなど) に見られる天然のTi プラスミドから派生した人工ベクターである。バイナリーベクターはシャトルベクターであり、複数の宿主 (大腸菌やアグロバクテリウムなど) で複製できるためこのように呼ばれている。

T-DNAとvir遺伝子が別々のレプリコンに位置するシステムは、T-DNA バイナリーシステムと呼ばれます。T-DNA はバイナリーベクター上にあります (このベクターの非 T-DNA 領域には、大腸菌とアグロバクテリウムの両方で機能する複製起点と、細菌内でバイナリーベクターの存在を選択するために使用される抗生物質耐性遺伝子が含まれており、ベクターバックボーンシーケンスとして知られるようになりました)。vir 遺伝子を含むレプリコンは、 virヘルパープラスミドとして知られるようになりました。virヘルパープラスミドは、植物に伝達される可能性のあるがん遺伝子が含まれていない場合、無害であるとみなされます。

バイナリシステムのコンポーネント

T-DNAバイナリベクター

アグロバクテリウム内で複製され、アグロバクテリウムから植物細胞へのT-DNAの送達に使用できるバイナリベクターがいくつかある。バイナリベクターのT-DNA部分は、左右の境界配列に挟まれており、トランスジーンと植物選択マーカーを含むことができる。T-DNAの外側には、細菌選択マーカーと細菌の複製起点（ori）もバイナリベクターに含まれている。^[4]

代表的なバイナリベクトルシリーズを以下に示します。

ヴィルヘルパープラスミド

virヘルパープラスミドには、アグロバクテリウムのTiプラスミドに由来するvir遺伝子が含まれています。これらの遺伝子は、バイナリベクターを左境界配列と右境界配列で切断し、それぞれ植物の細胞とゲノムへのT-DNAの転送と統合を促進する一連のタンパク質をコードしています。^[4]

いくつかのvirヘルパープラスミドが報告されており、^[12]virヘルパープラスミドを含む一般的なアグロバクテリウム株は以下のとおりです。

EHA101
EHA105
AGL-1
ＬＢＡ４４０４
GV2260

T-DNAバイナリベクターの開発

pBIN19ベクターは1980年代に開発され、最初に開発され、最も広く使用されているバイナリベクターの1つです。2000年に開発されたpGreenベクターは、プロモーター、選択マーカー、レポーター遺伝子を選択できるバイナリベクターの新しいバージョンです。pGreenのもう1つの特徴は、pBIN19からサイズが大幅に縮小されたことです（約11.7kbpから4.6kbpに）。そのため、形質転換効率が向上します。^[13]

pGreen は、より高い形質転換効率に加えて、形質転換の完全性を保証するように設計されている。pBIN19 と pGreen はどちらも通常同じ選択マーカーnptII を使用するが、pBIN19 では選択マーカーが右境界の横にあり、pGreen では左境界の近くにある。左境界と右境界の極性の違いにより、T-DNA の右境界が最初に宿主植物に入る。選択マーカーが右境界の近くにある場合 (pBIN19 の場合)、形質転換プロセスが中断されると、結果として生じる植物は選択マーカーの発現を示すが、T-DNA を含まないため、偽陽性となる可能性がある。pGreen ベクターでは、選択マーカーが最後に宿主に入るため (左境界の横にあるため)、マーカーの発現は完全なトランスジーン統合をもたらす。^[4]

pGreen ベースのベクターは自律的ではなく、pSoupが存在しない場合はAgrobacterium内で複製されません。E . coliおよびAgrobacterium内で自律的に複製される一連の小さなバイナリベクターには、次のものがあります。

ポリCB ^[7]
pLSU ^[10]
pLX ^[11]

参考文献

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[1] Lee LY、Gelvin SB (2008年2月)。「T-DNAバイナリベクターとシステム」。植物生理学。146 ( 2):325–32。doi : 10.1104/ pp.107.113001。PMC 2245830。PMID 18250230。

[:3-2] Hoekema A、Hirsch PR、Hooykaas PJ、Schilperoort RA (1983 年 5 月)。「アグロバクテリウム・ツメファシエンスTi プラスミドのvir領域と T 領域の分離に基づくバイナリー植物ベクター戦略」。自然。303 (5913): 179–180。Bibcode :1983Natur.303..179H。土井：10.1038/303179a0. S2CID 4343344。

[3] 「私の記憶では、「バイナリ」とは、2 つの細菌宿主ではなく、2 つの別々のプラスミドによってコード化された 2 つの部分に分割された機能を指します。私たちは、複数の宿主特性を指すために「シャトルベクター」という用語を使用しました。」(PR Hirsch、T. Toal への個人的な通信、2013 年 2 月 27 日)

[auto-4] Slater A、Scott N、Fowler M (2008)。植物バイオテクノロジー：植物の遺伝子操作。ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。

[5] Bevan M (1984年11月). 「植物形質転換のためのバイナリーアグロバクテリウムベクター」. Nucleic Acids Research . 12 (22): 8711–21. doi :10.1093/nar/12.22.8711. PMC 320409. PMID 6095209 .

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[:0-7] Xiang C、Han P、Lutziger I、Wang K、Oliver DJ (1999年7月)。「植物形質転換のためのミニバイナリベクターシリーズ」。植物分子生物学。40 (4): 711–7。doi : 10.1023 /a:1006201910593。PMID 10480394 。

[8] 「レガシーpCAMBIAベクターのリスト – Cambia」。2020年8月10日閲覧。

[9] Hellens RP、Edwards EA、Leyland NR、Bean S、Mullineaux PM (2000 年 4 月)。「pGreen: アグロバクテリウムを介した植物形質転換のための多用途で柔軟なバイナリ Ti ベクター」。植物分子生物学。42 (6): 819–32。doi : 10.1023 /a:1006496308160。PMID 10890530 。

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[12] ^ Hellens R、Mullineaux P 、 Klee H (2000 年 10 月)。「テクニカルフォーカス: アグロバクテリウムバイナリ Ti ベクターガイド」。Trends in Plant Science。5 ( 10): 446–51。doi : 10.1016 /s1360-1385(00)01740-4。PMID 11044722 。

[13] 「pGreen on the Web」www.pgreen.ac.uk。