Впервые была отредактирована мтДНК растений
Японские исследователи из Токийского университета недавно достигли важной вехи в биотехнологии. Впервые была отредактирована митохондриальная ДНК растения, что может иметь важные последствия для обеспечения мировых запасов продовольствия.
Это стало кульминацией десятилетий исследований в этой области. Напомним, что ядерная ДНК была впервые отредактирована в начале 1970-х годов, затем ДНК хлоропластов в 1988 году и ДНК митохондрий животных в 2008 году.
Ядерная ДНК — это самый известный тип ДНК, который мы все знаем как молекулу с двойной спиралью. Этот тип ДНК наследуется от обоих родителей. Однако митохондрии (органеллы обеспечивающие энергией клетки) имеют свою собственную ДНК, известную как митохондриальная ДНК (мтДНК). Митохондриальная ДНК передается почти исключительно по материнской линии.
У животных митохондриальный геном заключен в относительно небольшую молекулу, форма которой состоит из единственной кольцевой структуры. Этот вид ДНК удивительно похож у многих видов.
«Даже митохондриальный геном рыбы похож на человеческий», — сказал Шин-ичи Аримура, доцент Токийского университета и ведущий автор нового исследования.
Однако с другой стороны, мтДНК растения — это совсем другая история.
«Митохондриальный геном растения огромен по сравнению с нашим, его 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 белковых продуктов, а затем снова разделяются», — говорится в заявлении Аримуры.
В течение долгого времени пищевая и биотехнологическая промышленность искали способы редактирования мтДНК, чтобы повысить их устойчивость и урожайность.
Для изменения генома растений Аримура и его коллеги адаптировали методику, предназначенную для редактирования мтДНК животных. Метод, известный как mitoTALEN, включает использование одного белка для определения местоположения генома в мтДНК, разрезания ДНК на желаемом гене и удаления его.
В эксперименте, демонстрировавшим новый метод, команда удалила ген мтДНК в трех зародышевых линиях риса и трех линиях рапса. Известно, что этот конкретный ген вызывает цитоплазматическую мужскую стерильность (CMS).
По словам Аримуры, удаление большинства генов создает проблемы, но в конкретном случае с CMS, удаление гена позволяет растениям снова стать плодородными.
Первые выводы исследователей появились в журнале Nature Plants
