Исследователи из MIT ввели чужеродные гены непосредственно в хлоропласт растений с помощью наночастиц — Naked Science
6 минут
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.
Вчера, 13:47
2 минуты
Илья Ведмеденко

В Европе начались работы по проектированию космического мусоросборщика Clearspace-1. Контракт на его разработку намерены подписать в ноябре.

Позавчера, 13:59
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

9 часов назад
7 минут
Мария Азарова

У мышей, которым давали глюкозу и фруктозу, в кишечнике выявили увеличение количества муколитических бактерий, способствовавших разрушению слизистой оболочки этого органа. В итоге у таких грызунов развивался колит.

26 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

Позавчера, 13:59
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

26 октября
7 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: