Ученые придумали новый способ борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Они вывели картофель с РНК-молекулами, смертельными для колорадских жуков.
Об этом говорится в статье немецких ученых из Института молекулярной физиологии растений общества имени Макса Планка, опубликованной в журнале Science.
Методика, предложенная авторами статьи, базируется на РНК-интерференции. Так называется процесс, с помощью которого клетки уничтожают чужеродную вирусную РНК. Когда двуцепочечная молекула РНК (dsRNA) попадает в цитоплазму, она разрезается ферментом Dicer на короткие малые интерферирующие РНК (siRNA). Эти «обрывки» подхватываются специальным РНК-белковым комплексом, который начинает уничтожать всю РНК в клетке, в которой содержится такая последовательность.
Не так давно ученые предложили встраивать в растительные клетки гены dsRNA, в которых зашифрована последовательность матричной РНК (mRNA) насекомого-вредителя, с которой синтезируется какой-нибудь его важный белок. Когда такая dsRNA растения попадает в клетки насекомого, в них запускается РНК-интерференция, и в итоге вредитель начинает уничтожать свои же mRNA, лишая себя необходимого белка.
Однако применять этот метод на практике ученым мешала собственная система РНК-интерференции растений. Она разрезала молекулы dsRNA на siRNA еще до того, как они попадали в насекомых, тем самым снижая эффективность их действия. Авторы статьи смогли обойти это препятствие, запустив синтез инсектицидных dsRNA не в самих растительных клетках, а в их хлоропластах.
Поскольку предшественниками хлоропластов были бактериальные клетки, то в них отсутствует система РНК-интерференции, то есть молекулы dsRNA в хлоропластах могут накапливаться беспрепятственно, в неповрежденном виде поступая в кишечник насекомого. Исследователи снабдили ГМО-хлоропластами, производящими dsRNA, листья картофеля.
В ходе опытов оторванные картофельные листочки, несущие такие хлоропласты, уже на 5 день вызывали смерть всех поедающих их личинок, поскольку dsRNA прерывали в насекомых синтез белка актина. В то же время картофель, который синтезировал dsRNA с генов ядра самой растительной клетки, такого эффекта не вызвал, поскольку в цитоплазме такие молекулы быстро уничтожались.
Ученые надеются, что их изобретение откроет новую эру в использовании РНК-интерференции для борьбы с вредителями. В случае колорадских жуков это особенно актуально, поскольку они легко приспосабливаются к обычным пестицидам и не имеют естественных врагов в тех странах, куда они были занесены.
