Устойчивость трансгенных растений к вирусам

В отличие от позвоночных животных, растения не имеют иммунной системы, способной продуцировать антитела, которые могут распознавать и инактивировать проникающие в организм патогены. Однако, благодаря достижениям генной инженерии и технологий, разработанных для получения трансгенных растений, в растительный геном могут быть введены кодирующие иммуноглобулины гены, экспрессия которых приводит к образованию антител или их фрагментов, способных функционировать в растении. Создание трансгенных растений, в которых происходит экспрессия молекул антител или их функциональных фрагментов, представляется вполне осуществимым. Этот подход был использован для получения трансгенных растений устойчивых к вирусной инфекции.
Один из способов достижения экспрессии антител в растениях состоит в том, что сначала добиваются получения растений, в которых экспрессия тяжелой и легкой полипептидных цепей иммуноглобулинов происходит раздельно, а затем в потомстве от скрещивания таких растений получают полноценные молекулы антител. Согласно другому подходу, оба гена клонируют в одной кассете экспрессии с соответствующим промотором. Введение этой конструкции в растение приводит к образованию в нем целых антител. Для того, чтобы получить экспрессию целых молекул антител в растениях, очень важно включить в гены как тяжелой, так и легкой цепей сигнальную пептидную последовательность (например, секреторные белки разных организмов, включая растения); это обеспечит их самосборку в эндоплазматическом ретикулюме. Без сигнальных пептидов нельзя достичь успешной экспрессии целых молекул антител в растении. Одноцепочечный фрагмент антител scFv, у которого отсутствуют сигнальные последовательности, может экспрессироваться в цитоплазме и специфически связывать антиген. Благодаря сравнительно небольшим размерам, этот фрагмент обладает хорошей тканевой проницаемостью. Для осуществления его функций не требуется самосборка. Кроме того, он может быть довольно легко получен генно-инженерными методами. Все это делает scFv-фрагмент привлекательным для создания трансгенных растений, продуцирующих антитела, которые обусловливают устойчивость к болезням. При использовании данного фрагмента, возможно, удастся обойти проблемы, связанные с обеспечением экспрессии полных антител, такие как гликозилирование и/или необходимость образования дисульфидных связей.
Тавладораки с сотрудниками создали генно-инженерную конструкцию, содержащую ген фрагмента scFv, который был получен из моноклональных антител, обладающих высокой аффинностью по отношению к белку оболочки вируса курчавости артишока. Полученные на основе этой конструкции трансгенные растения табака, имели повышенную устойчивость к заражению вирусом и более слабые симптомы заболевания. Другая группа исследователей провела клонирование кДНК тяжелых и легких цепей из антител, имевших высокую аффинность к поверхности интактного ВТМ. Одновременная экспрессия тяжелой и легкой полипептидных цепей приводила к самосборке в растении полноценных антител. У зараженных трансгенов было отмечено снижение числа некротических пятен, которое коррелировало с количеством антител, продуцируемых растением.