ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОЖЕСТВЕННЫХ ЭФФЕКТОВ ДЕЙСТВИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА UGT/IAGLU ИЗ КУКУРУЗЫ ZEA MAYS L. ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И АКТИВНОГО СИНТЕЗА АНТИГЕННЫХ БЕЛКОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ВАКЦИН ПРОТИВ ВИРУСНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Аннотация

Ген ugt/iaglu был выделен из библиотеки кДНК проростков сладкой кукурузы в лаборатории профессора Р.С. Бандурского (MSU, East Lansing, USA) и передан доктору Н.И. Рекославской для дальнейшей экспериментальной работы. Ген ugt/iaglu кодирует UDPG-трансферазу, которая участвует в метаболизме ИАА, основного фитогормона растений, связывая ИАА с глюкозой и создавая таким образом депо ауксина в растениях. В нашей работе мы использовали ген ugt/iaglu для улучшения гормонального статуса целых 20 видов растений, как культурных, так и диких, путем введения гена ugt/iaglu в бинарные агробактериальные векторы. В результате трансформации у всех протестированных трансгенных видов растений наблюдалось увеличение роста, развития, укоренения и плодообразования. Был определен самый высокий уровень свободного и связанного IAA и обнаружена очень высокая специфическая активность UDPG-трансферазы в этих трансгенных растениях. Характеристики трансформации были стабильны в 16 семенных поколениях. В связи с улучшением гормонального статуса трансгенных растений ген ugt/iaglu был привлечен в опыт биотехнологических работ по созданию профилактических вакцин против ВИЧ/СПИДа и гепатита В (HBV) с использованием классических бинарных агробактериальных векторов. Белки оболочки и сердцевины ВИЧ и HBV практически не экспрессировались в трансгенном томате с низким коэффициентом трансформации для белков ВИЧ, который составлял менее 0,001-0,01%, а для белков HBV - около 0,01% выхода. Но добавление гена ugt/iaglu выявило 50% выживших эксплантов для трансформантов ВИЧ и до 100% выживших эксплантов для трансгенных эксплантов HBV. Кроме того, выход целевых вакцинных белков как для ВИЧ, так и для HBV увеличился в два и более раз. Мы разработали собственную новую систему экспрессии растений на основе RdRP (RNA dependent RNA polymerase, RNA encoded) из CMV с антисилерной РНК 2b, закодированной в той же рамке, что и РНК 2a. В качестве второго антисиленсирующего гена мы использовали ген ugt/iaglu из Z. mays, поскольку ген ugt/iaglu не только стабилизировал гормональный гомеостаз плодов трансгенного томата за счет продления его синтезирующей активности, но и значительно увеличивал накопление «ранних» и «поздних» белков высокорискового папилломавируса HPV16 при разработке как профилактических, так и терапевтических вакцин против рака. Выход антигенного белка ВПЧ составил около 25 % на 1 мг общего растворимого белка в плодах трансгенного томата. Высокий выход антигенных белков ВПЧ в нашей растительной системе экспрессии позволил нам вырастить антитела на мышах с высоким титром, сильной авидностью и замечательной перекрестной реактивностью с антигенами из неродственных семейств ВПЧ. В наших экспериментах с мышами антитела к HPV16 L1, HPV18 L1, HPV16 E2 и HPV6 L1 имели более высокие титр и авидность, чем аналоги от компании Santa Cruz. Согласно полученным данным, эти многократно обогащенные функции гена ugt/iaglu можно объяснить не только связыванием и высвобождением свободного ауксина в процессе развития (например, быстрый рост кукурузы после опыления), но и открытием новых рамок считывания и ускорением экспрессии генов. Важную роль в этом играют гликозилирование и разрушение белков-репрессоров в промоторных сайтах.