Замена генов растений

После десятилетий поисков, биологи наконец-то разработали метод замены определенных генов у растений. Открытие поможет как в фундаментальных исследованиях, так и в создании новых сортов растений для сельского хозяйства. В основе новой технологии лежит использование ферментов, которые связываются со специфическими участками ДНК и затем разрезают нить ДНК рядом с этим участком. Когда в ДНК возникает разрыв, его можно заполнить — удалить старый ген и ввести новый. Новый метод открыли независимо две группы учёных, они получили устойчивые к гербицидам кукурузу и табак. Обе группы использовали запатентованный фермент, который называется «нуклеаза цинковых пальцев».

Биологи растений многие годы испытывали трудности с получением простого метода выключения и замены генов у растений. Одна из проблем заключается в том, что у растений большой и сложный геном, в котором есть большие семейства генов с очень похожей последовательностью нуклеотидов, поэтому специфическая замена гена у растений очень сложна, — поясняет Випула Шукла, заведующая лабораторией компании ДоуАгро Сайнс в Индинаполисе.

Випула Шукла и ее коллеги из ДоуАгро Сайнс и Сангамо Биосайнс работали с кукурузой, и заменили ген IPK1 на ген устойчивости к гербицидам. Ген ZmIPK1 был выбран ещё и потому, что он кодирует фермент, который участвует в биосинтезе фитата — эта форма сохранения в зерне фосфатов и минералов трудно усваивается некоторыми животными, например, свиньями и курами.

Вторая группа учёных под руководством Даниеля Войтаса из Университета Минессоты создала устойчивый к гербицидам табак за счет вставки специфической мутации в ген SuR.

Интересно, что обеим группам удалось добиться очень высокой точности в ходе операции по замене выбранного гена. Большинство нуклеаз цинковых пальцев все-таки не полностью специфичны, и надрезают также области других генов с похожей последовательностью нуклеотидов. Однако в экспериментах группы Шуклы удалось заменить ген IPK1, не затронув ген IPK2, который идентичен первому на 98 процентов, коллектив Войтаса также заменил ген, избежав влияния на другой ген, идентичный первому на 96 процентов.

Обе группы патентуют новую технологию, считая её весьма перспективной. По словам Випулы Шуклы, EXZACT Precision Technology от ДоуАгро Сайнс даёт возможность разработать новую, быструю и эффективную стратегию в биотехнологии сельскохозяйственных растений. Она позволяет работать с любыми видами растений — сырьевыми культурами, овощами, декоративными растениями, деревьями. При этом стоимость и сложность разработки нового продукта значительно снижается. Отметим, что метод всё же пока достаточно дорогой. Даже для очень квалифицированных исследователей заменить один ген стоит 1000 долларов...

Комментарии: