Белок мха исправляет генетические дефекты других растений
Исследователи из Университета Бонна вместе с коллегами из Ганновера, Ульма и Киото (Япония) пересадили один из "молекулярных корректоров" из мха Physcomitrium patens в цветковое растение. Этот белок исправляет ошибки в генетической информации растений.
Коррекция ошибок в энергетических органеллах
Почти все наземные растения используют PPR-белки для исправления ошибок в генетическом материале своих хлоропластов и митохондрий — органелл, ответственных за фотосинтез и производство энергии. Вместо исправления самой ДНК, эти белки редактируют её РНК-копии, преобразуя неправильный нуклеотид цитидин (C) в уридин (U).
Функциональность спустя 400 миллионов лет эволюции
Учёные перенесли ген PPR-белка из мха Physcomitrium patens в резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana). Несмотря на более чем 400 миллионов лет эволюционного расхождения между мхом и цветковым растением, белок успешно распознал и исправил ту же самую ошибку, что и в мхе.
Ключевое отличие:
- PPR-белки мха одновременно распознают и исправляют ошибки.
- Некоторые PPR-белки резуховидки Таля только распознают ошибки, а для их исправления требуется отдельный фермент.
Эксперимент с белком макадамии (появившейся в эволюции раньше Arabidopsis) подтвердил это: будучи введённым в мох, он функционировал без проблем.
Перспективы исследования
Работа открывает новые возможности:
- Модификация генетического материала митохондрий и хлоропластов растений, что ранее для митохондрий было невозможно.
- Создание "дизайнерских" PPR-генов для целенаправленного отключения определённых генов и изучения их функций.
- В перспективе — получение знаний для выведения высокоурожайных сортов.
Исследователи из Ганновера доказали практическую значимость подхода: отсутствие изучаемого PPR-белка у мха нарушает сборку аппарата дыхательной цепи в митохондриях, критически важной для производства энергии.
Исследование будет опубликовано в журнале The Plant Cell.