Sciencemag.cz
Doporučujeme
Významný pokrok syntetické biologie: přenášené geny se nejdříve přeuspořádají.
Britsko-čínský tým dále pokročil v technologii, která by do běžných plodin dokázala přenést geny pro fixaci dusíku. Tu jinak zvládají pouze některé bakterie, rostliny musejí využívat symbiózy s nimi.
Omezit hnojení by bylo výhodné z řady důvodů – z ekonomického hlediska, méně dusičnanů by se následně dostávalo do vody (rostlina by v zásadě fixovala jen to, co by se stalo součástí živé hmoty), navíc při dalších reakcí se z dusíkatých hnojiv může uvolňovat i oxid dusný, nejen rajský, ale také silný skleníkový plyn.
Hlavní problém v přenosu genů až dosud spočíval v tom, že na fixaci dusíku se podílí řada genů a jejich aktivita musí být vyvážená, což je obtížné zajistit; přece jen buňky pšenice nebo kukuřice (aktuální výzkum zahrnoval experimenty s oběma těmito rostlinami) používají úplně jiné mechanismy pro regulaci genové aktivity než bakterie.
Vědci proto nyní vytvořili „supergeny“, v nichž se více genů souvisejících s fixací dusíku propojí a tyto struktury se pak budou číst, tj. dle nich vytvářet proteiny, jako celek. Výsledkem je obří „polyprotein“, který sám o sobě nefunguje, ale speciální proteázový enzym jej dokáže rozštěpit na jednotlivé složky – stejné enzymy, které vytvářejí příslušné metabolické dráhy u bakterií. Přitom supergen může různé geny obsahovat víckrát, čímž se zajistí produkce výsledných enzymů v požadovaném poměru. Po řadě experimentů má optimální genetický přenos zahrnovat 14 genů dusíkatých bakterií uspořádaných v rostlině do 5 supergenů.
Popsaná metoda je univerzální, čili by tímto způsobem měla jít z bakterií do eukaryot přenášet i jiná komplexní funkčnost; v této souvislosti se zmiňuje především přenos systémů, které by rostlinám zajistily odolnost proti patogenům. Podle komentátorů v časopisu PNAS se jedná o významný pokrok syntetické biologie.
Zdroj: Phys.org
Jianguo Yang et al. Polyprotein strategy for stoichiometric assembly of nitrogen fixation components for synthetic biology, Proceedings of the National Academy of Sciences (2018). DOI: 10.1073/pnas.1804992115
