Биотехнологи из Кореи и США разработали метод внесения изменений в геном растения, которые неотличимы от тех, что возникают в ходе селекции. Ученые надеются, что применение этого метода позволит получать растения с нужными свойствами и при этом обойти запреты, которые действуют на генетически модифицированные организмы в некоторых странах. Статья исследователей опубликована в Nature Biotechnology.
Метод является, фактически, приложением к растениям известной технологии CRISPR, которая была создана несколько лет назад на базе системы противовирусного иммунитета бактерий. Важной его особенностью является использование не просто генетических конструкций, а уже готовых комплексов РНК-белок. Здесь РНК выступает в роли «направляющего», который находит в геноме то единственное место, куда требуется ввести мутацию. Белок (нуклеаза Cas9) производит в этом месте ДНК двунитевой разрыв. Этот разрыв запускает процесс гомологичной рекомбинации и на его место вносится то или иное изменение.
К примеру, система репарации может скопировать на место разрыва короткую последовательность с чужеродной, введенной учеными ДНК или последовательность из гомологичной хромосомы самого растения. Либо же «лечение» двунитевого разрыва может завершиться удалением нескольких нуклеотидов и склейкой ДНК обратно. Однако в ходе склейки могут произойти делеции, которые способны выключить этот ген за счет сдвига рамки чтения. Все эти возможности можно использовать для влияния на активность генов и, в конечном итоге, для получения растений с новыми свойствами.
Новый метод ученые опробовали на табаке, рисе и модельном растении Arabidopsis thaliana. Ученые внесли короткие делеции в несколько генов, в том числе в ген, ингибирующий стимулятор растительного иммунитета.
При этом, в отличие от традиционных методов биоинженерии, в геном не вносилось крупных чужеродных конструкций. Те изменения, которые в нем наблюдались, неотличимы от обычных мутаций, возникающих естественным путем либо под действием применяемых в селекции мутагенов. В ходе экспертизы подобного растения государственному регулятору будет очень трудно установить, использовалось ли при его получении введение в клетки генетических конструкций или растение является результатом селекции.
Следует отметить, что большинство применяемых сейчас ГМО несут один и тот же фрагмент чужеродной ДНК — ген фермента, обеспечивающий устойчивость к гербицидам. Незаметно ввести этот ген в геном невозможно даже с помощью новой технологии.
Александр Ершов
