Ученые точно встроили крупные гены в ДНК табака и риса
Новый метод позволяет доставлять крупные генетические конструкции в заданные участки ДНК растений без двунитевых разрывов генома. В будущем он может упростить создание устойчивых сельскохозяйственных культур и растений — производителей лекарств.
МОСКВА, 23 июля /Новости науки/. Ученые из Саудовской Аравии точно встроили крупные гены в ДНК табака и риса. Об этом говорится в исследовании в Nature Biotechnology.
Точная вставка новых генов остается одной из наиболее сложных задач растительной биотехнологии. Такая возможность необходима для объединения нескольких полезных признаков, например устойчивости к жаре, засухе и болезням, а также для превращения растений в «биофабрики», производящие лекарства и другие ценные вещества.
«Дальнейшее развитие биотехнологий растений будет зависеть не только от умения редактировать гены, но и от способности добавлять совершенно новые генетические инструкции», — отметил руководитель исследования профессор Магди Махфуз.
В основе метода лежат ретротранспозоны R2 — природные мобильные генетические элементы, которые копируют информацию из РНК в ДНК. Ученые приспособили их для доставки нужной последовательности в повторяющиеся участки генома, содержащие гены рибосомной РНК. Система делает последовательные надрезы отдельных нитей ДНК, не создавая одновременного двунитевого разрыва.
В клетках табака исследователи встроили генетическую конструкцию размером 2,2 тыс. пар оснований с частотой сохранения полной последовательности до 75%. Для более коротких участков, предназначенных для последующего добавления других генов, показатель достигал 53%. В клетках риса конструкции, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам или гербицидам, встраивались с эффективностью до 17%, говорится в статье.
Обычные способы создания трансгенных растений нередко приводят к случайной вставке ДНК, из-за чего активность нового гена трудно предсказать. Технологии на основе CRISPR позволяют выбирать место изменения, однако точная вставка крупных последовательностей с их помощью пока остается малоэффективной. Авторы впервые продемонстрировали работу системы R2 в растениях, но подчеркивают, что метод еще находится на исследовательской стадии.
Точная вставка новых генов остается одной из наиболее сложных задач растительной биотехнологии. Такая возможность необходима для объединения нескольких полезных признаков, например устойчивости к жаре, засухе и болезням, а также для превращения растений в «биофабрики», производящие лекарства и другие ценные вещества.
«Дальнейшее развитие биотехнологий растений будет зависеть не только от умения редактировать гены, но и от способности добавлять совершенно новые генетические инструкции», — отметил руководитель исследования профессор Магди Махфуз.
В основе метода лежат ретротранспозоны R2 — природные мобильные генетические элементы, которые копируют информацию из РНК в ДНК. Ученые приспособили их для доставки нужной последовательности в повторяющиеся участки генома, содержащие гены рибосомной РНК. Система делает последовательные надрезы отдельных нитей ДНК, не создавая одновременного двунитевого разрыва.
В клетках табака исследователи встроили генетическую конструкцию размером 2,2 тыс. пар оснований с частотой сохранения полной последовательности до 75%. Для более коротких участков, предназначенных для последующего добавления других генов, показатель достигал 53%. В клетках риса конструкции, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам или гербицидам, встраивались с эффективностью до 17%, говорится в статье.
Обычные способы создания трансгенных растений нередко приводят к случайной вставке ДНК, из-за чего активность нового гена трудно предсказать. Технологии на основе CRISPR позволяют выбирать место изменения, однако точная вставка крупных последовательностей с их помощью пока остается малоэффективной. Авторы впервые продемонстрировали работу системы R2 в растениях, но подчеркивают, что метод еще находится на исследовательской стадии.
