Зеленый и пушистый биореактор: мох производит белки человека
На первый взгляд у мха Physcomitrella patens и человека нет ничего общего. Тем более удивительны результаты, полученные в Высшей технической школе Швейцарской Конфедерации в Цюрихе под руководством профессора Мартина Фассенегера (Martin Fussenegger). При трансфекции немодифицированных генов человека и млекопитающих в геном мха, мох без труда производит белки, кодируемые чужеродной ДНК.
Исследования в данной области потеряли популярность с тех пор, как было показано, что высшие растения не способны продуцировать функционирующие белки млекопитающих. Причина кроется в различной архитектуре стартовых и заключительных последовательностей генов млекопитающих, растений, грибов и бактерий. Данные последовательности отвечают за распознавание гена соответствующими белками, структуру синтезированного белка и правильный транспорт белка в клетке. Чем более организмы эволюционно удалены друг от друга, тем больше у них разнятся стартовые и заключительные последовательности генов. Поэтому, как правило, перед трансфекцией в чужеродный организм ген нуждается в модификации. Большой неожиданностью явилось то, что такая модификация не обязательна, если ген млекопитающего вводить в геном мха.
Объяснение этого явления, данное профессором Ральфом Рески (Ralf Reski) из Университета Фрайбурга в Брайсгау, основано на архаичности генетического аппарата мхов. Последнее значительное изменение мхи претерпели около 450 миллионов лет назад, когда сменили среду обитания с водной на наземную и приспособились к новым условиям. С тех пор мхи не испытывали значительных изменений, как внешних, так и генетических.
Механизм считывания генов и синтеза белка у мхов сложнее, чем у высших растений, которые почти полмиллиарда лет эволюционировали, приспосабливаясь к различным условиям жизни, и позволяет мхам не только считывать, но и транслировать в белки чужеродные гены, несмотря на то, что эти свойства, скорее всего, в природных условиях никогда мхами не использовались.
Возможно, мох Physcomitrella patens с его способностью продуцировать белки млекопитающих поможет в решении проблемы дефицита производства белков, имеющих терапевтическое значение. Примером такого белка может служить инсулин, необходимый диабетикам для поддержания уровня сахара в крови.
В настоящее время производство белков для терапевтических целей является очень дорогостоящим и ведется главным образом в культивируемых клетках млекопитающих. Объемы такого производства не могут удовлетворить существующий спрос. А сложность самого производства делает его практически невозможным в технически неразвитых странах.
Таким образом, мох, который для производства заданного белка нуждается только в воде, свете и минеральных солях, имеет прекрасные перспективы как дешевый и простой биореактор. В ближайшем будущем будут выполнены дополнительные исследования, необходимые для подтверждения возможности такого применения мха.
Статья Gitzinger et al. Functional cross-kingdom conservation of mammalian and moss (Physcomitrella patens) transcription, translation and secretion machineries опубликована в Plant Biotechnology Journal.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily: Biotechnology: Engineered Moss Can Produce Human Proteins
12.05.2009