Скрытая ДНК и уровни доступа

Первое, что приходит на ум, когда мы думаем о ДНК – это структура двойной спирали. Но это только одна часть головоломки. Другая, и не менее важная часть – это митохондриальная ДНК. И, впервые в истории, ученые могли отредактировать ранее недоступные гены. Команда японских исследователей сделала это, чтобы улучшить генетическое разнообразие сельскохозяйственных культур.

Митохондрии часто называют «электростанциями» клеток, поскольку они производят энергию из питательных веществ. Эти области содержат собственную ДНК, отдельную от ядерной ДНК в остальной части клетки. Парадокс в том, что митохондриальная ДНК животных и людей – простая, структурированная и небольшая. А вот у растений – с точностью до наоборот.

Митохондриальный геном растения огромен по сравнению с животными. Структура намного сложнее, гены иногда дублируются, механизмы экспрессии генов не совсем понятны, а некоторые митохондрии вообще не имеют геномов. В наших предыдущих исследованиях мы наблюдали, что они сливаются с другими митохондриями для обмена белковыми продуктами, а затем снова разделяются.

Шиничи Аримура, ведущий автор исследования.

Из-за этой сложности митохондриальная ДНК никогда ранее не была успешно отредактирована в растениях. Это важно, ведь сельскохозяйственные культуры регулярно генетически модифицируют для повышения урожайности или устойчивости к болезням и климату. Но без доступа к большим участкам ДНК, их генетическое разнообразие несколько ограничено.

И это может иметь разрушительные последствия. В 1970 г. грибковое заболевание, названное «гниль листьев южной кукурузы», уничтожило запасы кукурузы в США. Причина тому – одинаково уязвимый геном в митохондриях кукурузы. Бананы также уязвимы для подобных угроз из-за ограниченного генетического разнообразия.

Мы все еще живем в риске, ведь в мире мало разнообразия в растительных митохондриальных геномах. Я хотел бы использовать нашу способность манипулировать митохондриальной ДНК растений, чтобы добавить разнообразия.

Шиничи Аримура, ведущий автор исследования.

Для начала команда, состоящая из исследователей из университетов Токио, Тохоку и Тамагава, адаптировала процесс, используемый для редактирования митохондриальной ДНК у животных. Названный mitoTALENs, метод использует белок для вырезания и удаления определенного гена из митохондриального генома.

Исследователи использовали модифицированную технологию mitoTALENs, чтобы захватить митохондриальный ген, который, как считается, вызывает состояние, называемое цитоплазматической мужской стерильностью (CMS), из-за которого растения мужского пола бесплодны и не способны производить пыльцу.

Используя метод, команда создала четыре новые линии риса и три новые линии рапса. Конечно же, те растения, у которых были отредактированы митохондрии, оказались плодородными, производя гораздо больше семян, чем неотредактированные растения.

Как бы это ни было полезно для повышения урожайности, команда говорит, что реальная выгода от работы заключается в добавлении генетического разнообразия к культурам. Потребуются дополнительные исследования для определения того, какие другие митохондриальные гены могут быть отредактированы для этой цели.

Автор: Майкл Ирвинг

Перевод: Филипп Дончев

Ссылка на источник: https://newatlas.com/plant-mitochondria-dna-edited/60489/

Источник: m.vk.com

Комментарии: