Доставка генов в митохондрии растений с помощью полимерных нанотрубок
Биологи RIKEN нашли эффективный способ доставки генетического материала в энергетические станции клеток растений, открывая возможность "убедить" растения производить коммерчески полезные соединения. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Способность изменять генетику растений для увеличения производства пищи будет жизненно важна для обеспечения продовольствием растущего населения. Растения также могут стать биофабриками для производства полезных химических веществ, таких как лекарства и топливо.
Однако "перепрограммирование" растений затруднено из-за толстой клеточной стенки, блокирующей многие биомолекулы.
Углеродные нанотрубки (свернутые трубки графена диаметром около нанометра) достаточно малы, чтобы проникнуть через клеточную стенку. Но внутри клетки они неэффективно нацеливаются на митохондрии — ключевые органеллы, ответственные за выработку энергии и синтез различных соединений.
Исследователи под руководством Саймона Лоу и Кейдзи Нуматы из RIKEN CSRS использовали нанотрубки для доставки фрагментов ДНК в митохондрии растений с высокой эффективностью. Для этого они:
- Покрыли углеродные нанотрубки полимерным слоем.
- К полимеру присоединили короткие цепочки аминокислот (пептиды), способные нацеливаться на митохондрии.
Этот подход повысил эффективность переноса ДНК в митохондрии в 30 раз по сравнению с предыдущими попытками, использовавшими только пептиды.
Ученые продемонстрировали полезность метода, доставив ген, который ускорил скорость роста растений. Другие потенциальные применения включают ускорение селекционных программ и изменение метаболических путей для производства коммерчески полезных химикатов. Изменяя пептиды на поверхности нанотрубок, можно нацеливаться и на другие органеллы растительных клеток.