Наночастицы нового поколения открывают путь к редактированию генома растений

Исследователи из Университета штата Айова впервые продемонстрировали возможность одновременной доставки белков и ДНК в клетки растений. Это открывает перспективы для более сложного и целенаправленного редактирования генома сельскохозяйственных культур, что критически важно в условиях меняющегося климата и появления новых вредителей и болезней.

Суть разработки

Команда усовершенствовала созданные пять лет назад мезопористые кремнеземные наночастицы, увеличив их размер с 100 до 500 нанометров. Частицы нового поколения имеют сотоподобную структуру с увеличенными полостями, способными вмещать крупные функциональные молекулы, такие как белки и ферменты.

Ключевые модификации:

• Увеличение размера частиц в 5 раз для размещения белков.
• Нанесение золотого покрытия на всю поверхность частицы для улучшения связывания ДНК и белка и повышения стабильности полезной нагрузки.

Метод доставки и проверка

Для тестирования частицы загружали зелёным флуоресцентным белком медузы (маркер доставки), а затем покрывали ДНК, кодирующей красный белок коралла. Комплекс доставляли в клетки растений (лука, табака и кукурузы) с помощью генной пушки. Золотое покрытие придавало частицам необходимый баллистический вес для преодоления клеточной стенки.

Успешная доставка подтверждалась одновременным свечением клеток красным и зелёным цветом.

Значение и перспективы

Доставка белков в клетки растений ранее была сложной задачей. Данное достижение прокладывает путь к методам редактирования генома, требующим точной одновременной доставки белковых нуклеаз (например, для системы CRISPR) и матричной ДНК.

Исследование, частично спонсируемое Pioneer Hi-Bred, опубликовано в журнале Advanced Functional Materials. Работа является продолжением научного наследия коллеги команды, Виктора Лина, и демонстрирует успешное междисциплинарное сотрудничество.