Команда биоинженеров из нескольких учреждений открыла генетический механизм, который превращает горькие токсины в приятные на вкус соединения в томатах. Ученые заблокировали производство отдельных белков, чтобы понять, как томаты делают себя привлекательнее для распространителей семян.
Преобразование веществ в плодах томатов во время созревания / © Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads9601
Современные томаты относятся к семейству пасленовых, а значит, в далеком прошлом они были гораздо опаснее, чем сегодня. Плоды пасленовых часто ядовиты, хотя есть и исключения: плоды перцев, физалиса и баклажанов съедобны. Плоды картофеля ядовиты, как и плоды дерезы, белены и дурмана, но клубни, подземный орган растения, — съедобны.
Большинство представителей семейства пасленовых становятся менее ядовитыми по мере созревания, животные могут их есть и распространять семена на новые территории. Однако процесс, лежащий в основе этого явления, изучен слабо.
На этот раз исследовательская группа сосредоточилась на современных томатах. На ранних стадиях развития они не ядовиты, но и не очень приятны на вкус, так как все еще производят некоторое количество токсичных соединений — стероидных гликоалкалоидов. Ученые выбрали томаты среди других пасленовых, потому что с ними человечество провело много генетических исследований, на данные которых можно опираться.
Чтобы понять естественный процесс преобразования в томатах, исследователи изучили базы данных в поисках возможных генетических подсказок. Они обнаружили свидетельства того, что те же химические вещества, которые участвуют в созревании томатов, способствуют расщеплению гликоалкалоидов в эскулеозид А — менее токсичное соединение. Этими веществами оказались белки.
Чтобы выяснить, какую роль белки играют в процессе преобразования, исследователи создали генетически модифицированные растения, в которых могли включать и выключать производство этих белков. Так ученые смогли увидеть, какой эффект оказывает каждое из веществ.
Исследователи обнаружили белок под названием DML2, предотвращающий расщепление гликоалкалоидов. Когда производство этого белка отключили, плоды томатов стали слишком горькими. Дальнейшее изучение показало, что этот белок способен расщеплять гликоалкалоиды с помощью химического процесса, известного как деметилирование. Научная работа опубликована в журнале Science Advances.
Анализируя данные предыдущих исследований, команда обнаружила, что по мере одомашнивания томатов за последние несколько столетий деметилирование усиливалось, что привело к появлению все более сладких плодов.
