26.02.2019
Редакция Naked Science

Исследователи из MIT ввели чужеродные гены непосредственно в хлоропласт растений с помощью наночастиц

Технология пригодится для выращивания сельскохозяйственных культур и овощей с нужными характеристиками — например, с выживаемостью в засуху или устойчивостью к грибкам. А поскольку эти гены переносятся только в хлоропластах, они передаются исключительно потомству, а не другим видам растений.

chloroplast-genes
©Wikipedia

Сотрудники Массачусетского технологического института (MIT) смогли распылить крошечные наночастицы, содержащие чужеродные гены, в хлоропласты растительных клеток. Этот инновационный метод считается более простым и менее рискованным способом генетической модификации растений, в отличие от устоявшихся генных инструментов, которые могут быть дорогими и неудобными.

 

Группа исследователей во главе с профессором Майклом Страно (Michael Strano) впервые пришла к мысли о том, что они могут проникать через мембраны растительных клеток с помощью наночастиц еще несколько лет назад. Тогда они обнаружили, что при нужном размере и электрическом заряде наночастиц возможно проникновение сквозь мембрану растительной клетки посредством механизма, называемого проникновением через липидную обменную оболочку (lipid exchange envelope penetration, LEEP).

 

Ранее Страно и его коллеги использовали этот метод, чтобы заставить растения расти путем встраивания люциферазы, светоизлучающего белка, в листья растения. Но могут ли гены имплантироваться таким же образом? Именно на этот вопрос отвечают специалисты в своей последней работе, результаты которой опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

 

Хлоропласты — это маленькие органеллы внутри клеток растений и водорослей, где сахар превращается в топливо в процессе фотосинтеза. Эти крошечные органеллы содержат около 80 генов, которые кодируют белки, участвующие в фотосинтезе. Ученые ранее манипулировали генами внутри хлоропластов, используя технику высокого давления, которая известна как генная пушка (gene gun), однако, по их словам, это может привести к повреждению растения, а потому само по себе не очень эффективно.

 

Сначала ученые создали наночастицы, состоящие из углеродных нанотрубок, завернутых в хитозан, после чего добавили ДНК, отрицательный заряд которой позволяет ей легко связываться с положительно заряженными нанотрубками. Затем исследователи безыгольным шприцем распылили раствор наночастиц на листья. Частицы проникли внутрь через крошечные поры, называемые устьицами, которые обычно отвечают за испарение воды. Наночастицы прошли через мембрану клетки, в итоге проникнув через двойные мембраны хлоропластов. Оказавшись внутри, менее кислая среда хлоропласта заставила ДНК отделиться от наночастиц, освободив ее тем самым для производства белков.

 

В качестве демонстрации специалисты использовали эту технику для доставки гена, который кодирует желтый флуоресцентный белок: так было легче всего визуализировать эффективность новой методики. В результате они обнаружили, что 47 процентов растительных клеток действительно светятся желтым — это доказывало, что ДНК, продуцирующая белок, была успешно доставлена в хлоропласт. Исследователи опробовали свою технику и на других растениях, в том числе шпинате, водяном крессе, табаке, рукколе и резуховидке Таля: оказалось, этот способ применим практически для любого вида растений, включая продовольственные культуры. Более того, различные виды наноматериалов, помимо углеродных нанотрубок, должны быть не менее эффективны для получения аналогичных результатов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

4 часа назад
Илья Ведмеденко

Китайцы провели тесты гиперзвукового комплекса, который облетел земной шар. По информации СМИ, испытания стали неожиданностью для американской разведки.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: