Похожие статьи
Используя точные методы генной инженерии, исследователи из Эрлхэмского института в Норвиче сумели превратить табачные растения в фабрики по производству половых феромонов для мотыльков, работающих на солнечной энергии.
Важно отметить, что они показали, как можно эффективно контролировать производство этих молекул, чтобы они не мешали нормальному росту растений.
Феромоны — это сложные химические вещества, которые организмы вырабатывают и выделяют в качестве средства коммуникации. Они позволяют представителям одного вида посылать сигналы, содержащие сообщение другим о том, что они ищут любви.
Фермеры могут развешивать среди посевов феромонные дисперсанты, чтобы имитировать сигналы самок насекомых, заманивая самцов в ловушку или отвлекая их от поиска пары. Некоторые из этих молекул могут быть получены с помощью химических процессов, но химический синтез часто является дорогостоящим и приводит к образованию токсичных побочных продуктов.
Доктор Никола Патрон, руководитель нового исследования и руководитель группы синтетической биологии в Институте Эрлхэма, использует передовые научные достижения, чтобы заставить растения производить эти ценные природные продукты.
Синтетическая биология применяет инженерные принципы к строительным блокам жизни — ДНК. Создавая генетические модули с инструкциями по созданию новых молекул, доктор Патрон и ее команда могут превратить такое растение, как табак, в фабрику, которой нужны только солнечный свет и вода.
«Синтетическая биология может позволить нам создать растения, которые будут производить гораздо больше того, что они уже производят, или мы можем дать им генетические инструкции, которые позволят им производить новые биологические молекулы, например, лекарства или феромоны», — говорит д-р Патрон.
В последней работе группа сотрудничала с учеными из Института молекулярной и клеточной биологии растений в Валенсии, чтобы создать вид табака Nicotiana benthamiana, который производит половые феромоны моли. Это же растение ранее было модифицировано для производства антител против лихорадки Эбола и даже коронавирусоподобных частиц для использования в вакцинах COVID.
Команда создала в лаборатории новые последовательности ДНК, имитирующие гены мотылька, и ввела несколько молекулярных переключателей для точной настройки их экспрессии, эффективно включая и выключая производственный процесс.
Важным элементом нового исследования стала возможность точной настройки производства феромонов, поскольку принуждение растений к непрерывному производству этих молекул имеет свои недостатки.
«Растения производят много феромонов, но не могут вырасти до больших размеров, что значительно снижает производительность нашей производственной линии. Наше новое исследование дает возможность регулировать экспрессию генов с гораздо большей тонкостью», — делятся ученые.
В лаборатории команда занялась тестированием и улучшением контроля над генами, ответственными за производство смеси специфических молекул, имитирующих половые феромоны видов моли, включая пупочного и хлопкового пупырчатых червей.
Они показали, что медный купорос можно использовать для тонкой настройки активности генов, позволяя контролировать как время, так и уровень экспрессии генов. Это особенно важно, поскольку медный купорос является дешевым и легкодоступным соединением, которое уже одобрено для использования в сельском хозяйстве.
Они даже смогли тщательно контролировать производство различных компонентов феромона, что позволило им точно настроить коктейль, чтобы сделать его более подходящим для определенных видов моли.
Команда надеется, что их работа проложит путь к регулярному использованию растений для получения широкого спектра ценных натуральных продуктов.
«Главное преимущество использования растений заключается в том, что производство сложных молекул с помощью химических процессов может быть гораздо более дорогостоящим. Растения уже производят множество полезных молекул, поэтому мы можем использовать новейшие технологии для адаптации и улучшения существующих растений», — подчеркивают специалисты.
Исследование опубликовано в журнале Plant Biotechnology.
Эксклюзивный перевод
Фото: Unsplash / CC0 Общественное достояние
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.