GenoCAD проектирует сложные генетические конструкции
Исследователи из Института биоинформатики Вирджинии при Виргинском политехническом институте и Национального института биологии Словении, возможно, нашли способ заставить растения выполнять нужные задачи.
Используя платформу GenoCAD — приложение для компьютерного проектирования в синтетической биологии, разработанное в Институте биоинформатики Вирджинии, — исследователи создали генетический язык для программирования растений. Результаты этого сотрудничества были опубликованы в недавнем выпуске журнала открытого доступа PLoS One.
Синтетические биологи растений постоянно ищут способы повысить устойчивость сельскохозяйственных культур к засухе и вредителям, в то время как другие стремятся использовать растения для производства новых продуктов.
«Мы использовали GenoCAD для этого проекта, потому что он поддерживает структурированный рабочий процесс для фиксации правил, которым должны следовать растительные системы экспрессии», — сказала Анна Колл, научный сотрудник Национального института биологии и ведущий автор статьи. «Наша работа облегчит проектирование сотен конструкций, в которых остро нуждаются некоторые крупные исследовательские программы в промышленности».
В исследовании описаны проверенные стратегии проектирования синтетических последовательностей ДНК для экспрессии генов в растениях.
В частности, эти стратегии можно использовать, чтобы сначала понять, как гены экспрессируются в растениях, определить, где находятся специфические белки в клетке, и, наконец, выяснить, как несколько белков взаимодействуют друг с другом в сложных регуляторных сетях.
Эти сети включают те, которые могут контролировать развитие цветка, устойчивость к засухе и другие признаки, влияющие на урожайность основных сельскохозяйственных культур.
Исследователи утверждают, что работа предоставляет биологам растений новый путь для проектирования всё более сложных конструкций ДНК, на которые полагается агробиотехнологическая промышленность для экспрессии целевых белков в различных видах растений.
«В этой статье мы обобщили наш опыт, накопленный за годы разработки генетических конструкций для поддержки наших собственных исследовательских проектов», — сказала Кристина Грудэн, профессор Национального института биологии и один из старших авторов. «Мы ожидаем, что это сэкономит новым студентам много времени, позволив избежать повторения ошибок, допущенных их предшественниками».
«Мы рассматриваем GenoCAD как платформу для содействия общению между экспертами в различных биологических областях и менее опытными учёными, которые хотели бы воспользоваться их советами при проектировании своих генетических конструкций», — сказал Жан Пекку, профессор Института биоинформатики Вирджинии и генеральный директор GenoFAB LLC. Пекку также является старшим автором исследования. «GenoCAD дополняет традиционный нарративный формат научных рукописей, позволяя учёным писать ДНК на генетических языках, заданных экспертами в предметной области».