Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей - Александр Панчин

Похожие подходы используются для создания гипоаллергенных продуктов, яблок, которые не темнеют на воздухе из-за сниженной активности окислительных ферментов, и так далее. А вообще РНК-интерференция применяется для снижения уровня синтеза тех или иных белков в ГМ растениях уже очень давно. Еще в 1988 году с ее помощью удалось сделать помидоры, которые остаются твердыми, хорошо переносят транспортировку и при этом не теряют вкуса. В них уменьшили содержание фермента, который разрушает клеточную стенку растительных клеток, приводя к размягчению плода[253]. Томатная паста с ГМ помидорами, разработанными британской компанией Zeneca, стала первым ГМ продуктом питания на рынке. Она продавалась с добровольной гордой маркировкой «сделано из генетически модифицированных помидоров!» и пользовалась огромной популярностью у покупателей, опережая многих конкурентов. Это длилось вплоть до 1999 года, когда истерия вокруг ГМО (подкрепленная некорректной публикацией Арпада Пуштаи) достигла таких масштабов, что продавать ГМ продукты стало очень невыгодно и этот товар, увы, исчез с полок магазинов. Сегодня на прилавках мы часто видим недозрелые помидоры, вкус которых принесен в жертву товарному виду.

Любопытно, что и при обычной селекции некоторые новые признаки культивируемых растений могут возникать из-за включения РНК-интерференции. Кожура бобов дикой сои имеет черный цвет из-за наличия в ней большого количества антоцианов. Селекционеры вывели сою с желто-коричневой кожурой. Отсутствие черного пигмента связано со спонтанной мутаций — инвертированным удвоением довольно большого участка ДНК, кодирующего ферменты[254], необходимые для синтеза антоцианов[255]. В результате мутации синтезируются не только правильные молекулы РНК этих генов, но и комплементарные молекулы. При взаимодействии этих двух типов молекул образуются двухцепочечные РНК, возникает РНК-интерференция, и РНК обоих типов разрушаются. В результате мутация носит доминантный характер. Есть и другие аналогичные примеры[256].

Теперь, когда мы знаем о некоторых правилах синтаксиса жизни, мы можем наконец поговорить о методах создания трансгенных организмов, не способных к размножению.

Первая технология самая простая и не основана на генной инженерии — создание стерильных гибридов. Если скрестить осла и лошадь, то получится мул, который с высокой вероятностью будет стерилен. Если скрестить гипотетическую трансгенную лошадь и осла, мы получим стерильного трансгенного мула. Аналогичный подход годится и для других организмов, в том числе для растений: две линии подбирают таким образом, чтобы их гибриды были стерильны. Делают одну или обе линии трансгенными. Эти трансгенные особи могут производить семена, но когда возникает необходимость получить стерильное потомство, две линии перекрестно скрещивают, получая гибриды, неспособные к половому размножению.

Второй способ — выведение растений, способных размножаться только вегетативно. Наверное, вы пробовали кишмиш — виноград без косточек, но задумывались ли вы, как он размножается? У кишмиша оплодотворение происходит самым обычным путем: в ягоде закладываются зачатки семян, но их развитие на ранних стадиях обрывается. Отсутствие семян не препятствует размножению этого винограда черенками и отводками. Другой пример — культивируемый банан. В результате мутаций, отобранных селекционерами, его плод не содержит семян, способных дать потомство, поэтому размножаться он может только вегетативным путем. Банан и кишмиш — мутанты, как и любые другие культурные растения, которые мы едим.

Третий способ похож на второй — создание растений, не способных производить пыльцу, то есть растений с мужской стерильностью. Такие растения можно опылять, но сами они никого опылить не могут. Для создания мужской стерильности обычно используют бактериальный ген, кодирующий токсичный для растений белок, который называется барназа. Этот белок разрушает молекулы РНК[257]. Ген барназы ставят под промотор, который работает только в клетках, выстилающих пыльники и снабжающих питательными веществами пыльцевые зерна. Если эти клетки погибают, пыльца не может развиваться. Такая технология пока что использовалась только для создания сортов рапса, цикория и риса, причем стоит отметить, что знаменитая Monsanto не имеет к ней никакого отношения. Эту технологию применяют нидерландская компания Bejo Zaden и немецкая Bayer CropScience.

Еще один способ скорее умозрительный в силу того, что на практике он не применяется, но очень интересен в теории — «ген-терминатор». На самом деле речь идет о целой системе из нескольких генов. Эта схема запросто послужит настоящим мастер-классом на тему управления развитием живых организмов. Предлагаю сделать глубокий вдох, прежде чем читать дальше.

Итак, нам надо получить растение, которое будет способно к половому размножению, но сможет давать и стерильные семена, если мы этого захотим. Существует промотор, который связывается с РНК-полимеразой только на ранних этапах развития семян. Рядом с этим промотором ставится ген, который кодирует токсичный белок, вызывающий смерть клетки. Смерть наступает от того, что белок связывается с рибосомой и нарушает ее работу. Без функциональных рибосом клетка не может синтезировать белки и осуществлять свою жизнедеятельность. Между промотором и геном токсичного белка ставится специальная вставка — блокатор. Благодаря этой вставке ген не работает, РНК не синтезируется, и токсин не образуется. Еще один ген производит рекомбиназу — фермент, умеющий вырезать блокатор из молекул ДНК. Ген рекомбиназы в обычных условиях не работает, потому что между промотором и геном рекомбиназы есть оператор, на который в обычных условиях садится белок репрессор. Пока есть репрессор, рекомбиназа не работает, блокатор остается на месте, а семена растения развиваются нормально. Но есть еще вещество — индуктор, которым можно обработать созревшие семена. Индуктор блокирует репрессор, как следствие, производится рекомбиназа, которая вырезает блокатор. Когда семена обработанных индуктором растений начнут развиваться, в них включится летальный ген, и мы получим стерильное растение. Думаю, если читатель выучит этот абзац наизусть, он сможет произвести большое впечатление на собеседника или собеседницу.