Как бактерия «обманывает» растения, а ученые — бактерию

Изучая почвенную бактерию Agrobacterium tumefaciens, образую­щую на стволах деревьев и кустарников характерные наросты (корончатые галлы), ученые выяснили, что в процессе эволюции бактерия выработала изощренный способ паразитировать на расте­ниях. В определенных условиях (например, при наличии ранки на растении) бактерия переносит фрагмент собственной ДНК (полу­чивший название Т-ДНК, от англ, transferred — переносимая) в ядро растительной клетки, где он встраивается в хромосому. Ме­ханизм растения, отвечающий за «считывание» собственной ДНК и синтез белка, воспринимает ДНК бактерии как свою собственную и воспроизводит ее вместе с обычными растительными генами (этот процесс называется транскрипцией). Образующиеся в результете инфекции наросты —• экологическая ниша агробактерии: парази­тируя на молекулярном уровне, агробактерия вынуждает растение вырабатывать питательные вещества для собственной жизнедея­тельности.

Этот способ паразитирования уникален. Типичный представи­тель прокариот, агробактерия переносит в растения участок ДНК, который по своим характеристикам оказывается характерным для эукариот (все высшие растения — эукариоты), потому-то растение и не отторгает его. Остается загадкой, как в процессе эволюции бактерии удалось «обзавестись» таким же, как у высших организ­мов, участком ДНК. Впрочем, и сам механизм трансформации рас­тения, т. е. переноса Т-ДНК в растительную клетку, ее попадания в ядро и внедрения в хромосому, до конца еще не изучен. Зато в де­талях известно, как происходит первый («бактериальный») этап трансформации. Т-ДНК находится в бактерии в составе кольцевой ДНК, называемой плазмидой (характерный для бактерий внехро-мосомный генетический элемент, выполняющий вспомогательные функции, — например, перенос генетической информации между клетками). При поражении растения агробактерией в его геном пе­реносится участок ДНК (та самая Т-ДНК) плазмиды, получившей название Ti (от англ. Tumor inducing — опухолеобразующая). Для переноса важны только концевые участки Т-ДНК, а инициируют его гены, находящиеся вне Т-ДНК.

7* 99

Это открытие оказалось очень важным для генной инженерии '
растений. Собственно, ее история и началась с момента, когда
ученые научились заменять гены растения и гены бактерии
в Т-ДНК генами, которые необходимо ввести в растение. «Обману­
тая» бактерия, внедряя свою ДНК в хромосому растения, в свою •
очередь, «обманывает» его геном, вынуждая исправно синтезиро- '•
вать необходимые человеку продукты. i

Так, используя природный механизм горизонтального переноса; генов" (между одновременно существующими организмами, а не от -родителей — к потомкам), научились получать растения с «чужи- i ми», но полезными генами.