Учёные показали, что новые вещества на основе РНК или ДНК могут защищать растения от вирусов
Индивидуально подобранные молекулы на основе РНК или ДНК способны надёжно бороться с вирусными инфекциями у растений, согласно новому исследованию Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU), опубликованному в International Journal of Molecular Sciences.
Исследователям удалось отразить атаку распространённого вируса с помощью новых активных веществ в до 90% случаев. Они также разработали метод поиска веществ, специально адаптированных к конкретному вирусу. Метод уже запатентован.
Как работает метод
Во время вирусной инфекции клетки растения захватываются вирусом для его размножения. Ключевыми продуктами этого процесса являются вирусные молекулы РНК, служащие чертежами для производства белков. «Вирус не может размножаться, не производя свои белки», — объясняет профессор Свен-Эрик Беренс из Института биохимии и биотехнологии MLU.
В новом исследовании учёные описывают, как этого можно достичь с помощью так называемого «антисмыслового» метода (antisense). Он основан на коротких синтетически произведённых молекулах ДНК — антисмысловых олигонуклеотидах (ASOs). В клетках растений ASOs направляют клеточные ферменты, действующие как ножницы, к чужеродной РНК, чтобы её деградировать.
«Для работы этого процесса крайне важно определить подходящую целевую структуру в вирусной РНК, к которой могут прикрепиться ферментные ножницы», — поясняет Беренс. Однако найти эти доступные сайты сложно: большинство потенциальных молекул-мишеней имеют очень сложную структуру и маскируются другими клеточными компонентами.
Успешная адаптация метода
Несколько лет назад команда Беренса уже сталкивалась с этой проблемой, пытаясь использовать короткие молекулы РНК (siRNA) для оптимизации в растениях похожего процесса — РНК-интерференции. Тогда исследователи смогли разработать метод идентификации подходящих и доступных сайтов в вирусной РНК.
Новое исследование показывает, что этот же подход можно использовать и для ASOs, и что эти активные вещества обладают схожим защитным эффектом в растениях.
«Мы были приятно удивлены результатами, потому что не были уверены, сработает ли это. Несмотря на то, что РНК-интерференция и антисмысловой метод работают схожим образом, активные ферментные комплексы совершенно разные. Однако мы смогли показать, что сайты РНК, определённые с помощью нашего метода, на самом деле доступны для обоих процессов», — говорит Беренс.
Перспективы применения
Эксперименты с оптимизированными ASO показали, что растения были защищены от заражения модельным вирусом в до 90% случаев.
«ASOs не только очень точны, но и относительно просты и дёшевы в производстве. Подобные активные вещества уже несколько лет используются и у людей с небольшими побочными эффектами. Это ещё один аргумент в пользу их потенциального использования в продуктах питания», — отмечает Беренс.
Биохимик также рассматривает другие применения разработанных методов, например, для борьбы с вирусами, поражающими человека.