Пересадив в ДНК табака несколько генов светящихся грибов, молекулярные биологи создали первые в мире флуоресцентные растения, свечение которых можно увидеть невооруженным глазом. Об этом пишет пресс-служба МГУ со ссылкой на статью в научном журнале Nature Biotechnology.
«Свечение трансгенных растений достаточно переменчиво. Молодые побеги растений, особенно цветки, светятся ярче. Их излучение постоянно меняется, оно может образовывать необычные узоры и волны на листьях. Эти первичные наблюдения позволили нам предположить, что биолюминесценция в искусственно разработанной системе отражает интенсивность метаболизма в растениях», – прокомментировал работу один из ее авторов, директор Ботанического сада МГУ Владимир Чуб.
На Земле обитает множество живых организмов, которые светятся в темноте. К их числу относятся рыбы-удильщики, которые приманивают жертву свечением «крючка» на своей «удочке», а также светлячки, которые используют биолюминесценцию для привлечения половых партнеров, и десятки видов грибов и микробов.
Чтобы подобные организмы могли светиться, особые белки в их составе с помощью кислорода и клеточной «энерговалюты» АТФ окисляют пигменты люциферины. Биологов очень интересует то, как работает этот механизм, так как такие белки и пигменты можно использовать для «подсветки» клеток во время экспериментов.
За последние несколько лет биологи создали десятки новых светящихся живых существ, которые не существуют в природе, начиная с дрожжей и заканчивая кошками и собаками, тело которых вырабатывает зеленый и красный свет. Несмотря на столь большое количество флуоресцирующих представителей фауны, ученым не удавалось создать полноценные светящиеся растения, так как их клетки вырабатывали слишком мало света.
Зеленое сияние табака
Чуб и его коллеги под руководством Карена Саркисяна и Ильи Ямпольского из Института биоорганической химии РАН смогли решить эту задачу благодаря открытию двухлетней давности. Тогда российские ученые выяснили, как светятся лесные грибы-«гнилушки» вида Neonothopanus nambi. Биологи обнаружили, что для яркого зеленого свечения нужно всего четыре гена этих грибов. При этом их можно пересадить в геном любого многоклеточного организма.
Опробовав эту идею на примере дрожжей и зародышей лягушек, биологи задумались, можно ли сделать это и с растениями. В пользу того, что это возможно, говорило то, что этот механизм очень похож на так называемый «цикл кофейной кислоты», в котором задействованы вещества из класса фенолов, которые растения вырабатывают в больших количествах.
Эта идея привлекла внимание участников стартапа Planta, одного из резидентов «Сколково». Они предложили ученым использовать этот набор генов для создания первых разновидностей табака, которые могут светиться в темноте. Руководствуясь этой идеей, ученые встроили гены гриба в ДНК двух видов табака – Nicotiana tabacum и Nicotiana benthamiana. Как показали их последующие наблюдения, подобная процедура не вызвала никаких очевидных побочных эффектов, кроме того, что растения выросли чуть выше.
По текущим оценкам исследователей, их светящийся табак по яркости примерно в десять раз превосходит результаты самых удачных предыдущих попыток сделать биолюминесцентные растения. Это интересно не только с точки зрения выведения светящихся декоративных представителей флоры, но и для проведения серьезных научных исследований, которые связаны с изучением обмена веществ растений.
«До разработки светящихся растений об изучении динамики метаболизма можно было только мечтать. Новая технология позволяет оценивать фенольный метаболизм в минутных интервалах времени и получать информацию о локализации процессов с точностью до миллиметров», – подытожил Чуб.
Источник: nauka.tass.ru
