Ген, ответственный за выработку холестерина, может привести к созданию картофеля с низким уровнем токсинов

Картофель — важный продукт питания во многих регионах мира. Однако растения картофеля вырабатывают токсины соланин и чаконин, которые защищают ростки от насекомых и грибков. Эти токсины, известные как стероидные гликоалкалоиды (SGA), содержатся в съедобных клубнях в очень низких концентрациях, но в зелёной кожуре и ростках их уровень может быть ядовитым и даже смертельным для человека.

Исследователи под руководством Кадзуки Сайто из Центра устойчивых ресурсов RIKEN определили механизм синтеза SGA в картофеле, чтобы создать растения, не производящие эти токсичные соединения.

Группа Сайто в сотрудничестве с междисциплинарным консорциумом из Японии исследовала процессы синтеза SGA. Они начали с поиска в геноме картофеля генов, вероятно участвующих в синтезе холестерина — ключевого промежуточного продукта в производстве SGA. Поиск выявил два кандидатных гена: стерол-сайдчейн-редуктазу 1 и 2 (SSR1 и SSR2), кодирующие ферменты, похожие на те, что участвуют в выработке холестерина у животных.

Функциональный анализ показал, что SSR2 в основном отвечает за превращение предшественников в холестерин, который затем даёт начало SGA. Использование техники РНК-интерференции для селективного подавления SSR2 привело к значительному снижению уровня SGA без нарушения роста растений.

Затем исследователи использовали нуклеазы эффектора, подобные активатору транскрипции (TALENs), чтобы удалить ген SSR2 из генома картофеля. Полученные растения показали нарушение выработки холестерина и содержали на 90% меньше SGA по сравнению с немодифицированным картофелем.

Биологическая функция SGA изучена плохо, и неизвестно, сделает ли эта модификация растения более уязвимыми для вредителей. Однако Сайто обнадёжен результатами и видит коммерческий потенциал для этого штамма картофеля.

"Редактирование TALEN в конечном итоге не оставляет «следа» трансгенной модификации в геноме и может рассматриваться как аналогичное классической селекции, что более приемлемо для общественности, чем обычные генетически модифицированные организмы", — говорит он.

Раскрытый в этом исследовании биохимический путь может иметь и другую ценность. Например, холестерин является предшественником различных важных гормонов, а контролируемое производство холестерина может быть полезно для биотехнологических приложений.

"Этот ген может быть использован для производства холестерина и его производных в растениях или даже микробах", — отмечает Сайто.