Исследователи из MIT ввели чужеродные гены непосредственно в хлоропласт растений с помощью наночастиц — Naked Science
Редакция

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.
7 часов назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 15:39
5 минут
Илья Ведмеденко

Специалистам «Роскосмоса» удалось запустить основные двигатели нового модуля «Наука». Ранее сообщалось о технических неполадках, возникших после старта.

7 часов назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: