РНК-інтерференція перемогла колорадських жуків
Вчені з Інституту молекулярної фізіології рослин Макса Планка розробили технологію захисту рослин від комах. Вона заснована на синтезі в пластидах рібонуклеїнової кислоти, що вимикає роботу життєво важливих генів паразитів. Опис технології опубліковано в журналі. РНК-інтерференція - це механізм знищення чужорідної дволанцюжкової РНК, наявний у всіх ядерних організмів (рослин, тварин, грибів). Походження РНК-інтерференції пов'язане з противірусним захистом - оскільки в нормі в клітці двозначна РНК не синтезується, то її наявність говорить про зараження вірусом. Така «потенційно вірусна» РНК за допомогою спеціальних білків нарізається на дрібні фрагменти (siRNA), які потім використовуються для пошуку матричних РНК, що збігаються, - клітина таким чином намагається знищити сліди вірусу. Якщо послідовність siRNA точно співпаде з одним із власних генів клітини, її мРНК все одно буде знищена. Якщо ж цей ген відноситься до числа життєво важливих, то і сама клітина загине.
Автори нової роботи вирішили використовувати цю систему для боротьби з комахами. Для цього вони змусили клітини рослин виробляти двоцепочкову РНК, що відповідає за послідовністю одному з генів комах - гену білка цитоскелета бета-тубуліна. Такий підхід вчені вже намагалися використовувати раніше, проте концентрація дцРНК в клітинах була дуже низькою через роботу тих самих білків, які повинні були нарізати її на siRNA. У результаті швидкість зростання комах, які харчувалися ГМ-рослинами, лише трохи знижувалася. Автори нової роботи вирішили обійти цю складність, ввівши ДНК-конструкцію, на якій синтезується дволанцюжкова РНК, не в ядерний геном, а в геном хлоропластів рослин. Подібно мітохондріям, хлоропласти (пластиди взагалі) є нащадками бактерій, захоплених еукаріотичними клітинами мільярди років тому. Як і у всіх бактерій, у них не працює система РНК-інтерференції: замість неї боротьбу з вірусами здійснює нещодавно відкрита система CRISPR. Саме це дозволяє накопичувати в пластидах величезні запаси потрібної дцРНК - за словами авторів, її кількість сягає 0,4 відсотка від усієї (в тому числі і рибосомальної) клітинної РНК. Крім того, пластидні гени не переносяться з пилком, що робить їх істотно більш привабливими з точки зору екологічної безпеки. Такі рослини називаються транспластомними. Запропонована авторами технологія виявилася дуже ефективною: 100 відсотків личинок колорадських жуків, яким давали листя ГМ-картоплі, помирали протягом п'яти днів. Вчені сподіваються, що нова технологія позбавить від необхідності обробляти рослини пестицидами, які не тільки небезпечні, але і стають все менш ефективними через те, що комахи виробляють до них стійкість.