Две независимые группы исследователей сообщили о разработке нового способа направленного изменения растительных генов. До сих пор биологам не удавалось создать достаточно надежную технологию. Работы ученых опубликованы в журнале Nature. Коротко их содержание приводит портал Nature News.
Исследователи пытаются создать метод направленного вырезания генов из растительного генома и вставки на их место другой последовательности ДНК уже несколько десятилетий. Чтобы подобная система была надежной, необходимо точно узнавать вырезаемый ген и место, куда будет вставлен новый. Геномы растений отличаются очень большим количеством повторов и наличием множества сходных по последовательности генов, поэтому все созданные до сих пор методики не гарантировали специфичности. То есть, вероятность того, что замена произойдет в выбранном участке ДНК, была низка.
Авторы двух новых работ решили в качестве основного "хирургического инструмента" использовать белки с доменом типа "цинковый палец". Такое название домен получил из-за своей структуры: определенные аминокислотные остатки, взаимодействуя с ионом цинка, выпетливаются в виде пальца. Домен типа "цинковый палец" часто встречается у белков, взаимодействующих с ДНК или РНК. "Пальцы" обеспечивают плотный контакт между молекулами.
Исследователи из первой группы "добавили" домен типа "цинковый палец" к белку, способному расщеплять молекулу ДНК. Такие белки получили название нуклеаз. Ученые создали нуклеазу, целью которой являлся определенный ген кукурузы - IPK1. В разработанной ими системе IPK1 заменялся на ген устойчивости к гербицидам. Эффективность замены составляла в разных случаях от 3 до 100 процентов. Вторая группа ученых, работавшая с табаком, смогла специфично вставить ген устойчивости к гербицидам вместо гена SuR.
По специфичности замены метод с использованием "цинковых пальцев" намного превосходит существующие аналоги. Тем не менее, ученые признают, что в некоторых случаях нуклеазы расщепляли не целевые гены, а родственные, близкие по последовательности. Если исследователям удастся преодолеть эти трудности, в будущем метод направленной замены генов или внесения мутаций найдет очень широкое практическое применение. В настоящее время противники генетически-модифицированных организмов указывают, что "полезные" гены могут встроиться в произвольное место генома и вызвать серьезные нарушения его работы. Новый метод позволит избежать этого и добиваться изменения только интересующих ученых признаков.