У рослинах навчилися бачити активність генів наживо

Новий біосенсор, створений на основі синтетичної біології, дозволяє візуалізувати сигнали РНК у живих рослинах у режимі реального часу.

Рибонуклеїнова кислота (РНК), яка виступає «посередником у передачі генетичної інформації» від ДНК до білків, у рослинах функціонує як гнучкий і чутливий індикатор стану клітини. Її сигнали змінюються відповідно до зовнішніх факторів, стресів чи етапів розвитку. Як підкреслюють дослідники з Ок-Риджської національної лабораторії, традиційні методи аналізу РНК є руйнівними та повільними, тому новий підхід з використанням розділеного рибозиму кардинально змінює ситуацію.

«Ми розробили систему, яка дозволяє бачити активність генів на власні очі», – зазначає один з авторів проєкту. Біосенсор працює за принципом, коли розділений рибозим активується лише в присутності конкретної РНК-послідовності, що викликає утворення флуоресцентного сигналу, зокрема білка sfGFP. Цей механізм дозволяє виявляти як нативні, так і чужорідні РНК, забезпечуючи універсальність інструменту. Така здатність є надзвичайно цінною в дослідженнях взаємодії рослин з патогенами.

Нова технологія відкриває шлях до поєднання молекулярного та фенотипового аналізу, дозволяючи одночасно спостерігати за біохімічними та фізіологічними змінами. Завдяки цим даним, науковці зможуть краще зрозуміти адаптивні механізми, реакції на стрес і контроль росту. У поєднанні з системами візуального фенотипування, біосенсори стають частиною масштабної платформи для оптимізації генетичних модифікацій. Це відкриває нові горизонти для синтетичної біології, дозволяючи ефективніше реалізовувати цикли DBTL (Design-Build-Test-Learn).

Біосенсор, протестований на моделях Nicotiana benthamiana і Arabidopsis thaliana, вже довів свою ефективність. «Ми отримали змогу неінвазивно відстежувати регуляторну динаміку експресії генів», – наголошують розробники. У майбутньому це дозволить не лише розуміти біологічні механізми, а й створювати стійкі, високоврожайні культури з точним контролем їхньої реакції на середовище. Інновація долає розрив між лабораторними дослідженнями і польовими застосуваннями, підвищуючи точність і ефективність сучасної агробіотехнології.