Пептидные гормоны являются важными регуляторами роста, которые играют различные роли во многих организмах. Хотя важность генов, кодирующих пептидные гормоны, широко признана, большинство пептидов еще предстоит функционально охарактеризовать. Используя технологию редактирования генома, исследователи из Университета Кумамото, Япония, создали новую комплексную коллекцию генетических ресурсов растений с выбитыми генами, кодирующими пептиды CLE. Пептиды CLE представляют собой группу специфичных для растений пептидных гормонов, которые играют роль в передаче сигналов клетками и регулируются генами CLE. Ожидается, что эта открытая коллекция внесет вклад в будущие исследования того, как пептидные гормоны действуют в растениях.
Редактирование генома, технология, которая позволяет нам отключать или модифицировать определенные гены, недавно оказалась в центре внимания. Метод «CRISPR/Cas9» был создан в 2013 году, когда сообщалось об успешных случаях редактирования генома у животных, дрожжей, растений и многих других организмов. До CRISPR/Cas9 редактирование генома требовало сложных процедур и поэтому не было популярным в исследованиях, нацеленных на несколько генов. Создание CRISPR/Cas9, с другой стороны, принесло большие успехи в редактирование генома благодаря его высокой эффективности, высокой специфичности и простоте. Благодаря этим преимуществам у исследователей появился способ исследовать функцию генов, например, анализировать влияние нокаута определенных генов на поведение организмов и/или клеток.
Недавние достижения в области науки о растениях открыли различные области, в которых пептидные гормоны предоставляют ценную информацию о жизненных циклах растений, например, определение количества клеток и размера тканей, контроль опыления и реагирование на изменение климата или болезни. В настоящее время многие ученые занимаются генетикой растений, потому что гены многих неизвестных пептидных гормонов еще не обнаружены. Несмотря на то, что гены, кодирующие пептидные гормоны, трудно поддаются изучению, они могут генерировать множество генетических ресурсов для будущих исследований.
Используя CRISPR/Cas9, исследовательская группа Университета Кумамото попыталась ускорить исследования растительных пептидных гормонов. Они выбрали Arabidopsis thaliana, модельное растение с 32 генами, кодирующими пептид CLE, и создали набор инструментов для нокаута генов, соответствующих каждому из 32 генов. Создав эти мутантные линии растений арабидопсиса, они сделали возможным более легкое исследование функции каждого гена.
Чтобы оценить эффективность нокаута гена, исследовательская группа изучила CLV3, наиболее изученный пептид CLE. Известно, что он играет роль в подавлении клеточных делений в точках роста стеблей. Как и ожидалось, мутант CLV3 растений арабидопсиса давал плоды неправильной формы из-за увеличенного количества клеток.
Кроме того, исследователи смогли использовать мутантные растения, чтобы сделать то, что считается первым отчетом о биологической значимости гена CLE44. Хотя ожидалось, что CLE44 регулирует количество клеток в сосудистом пучке, исследование этой гипотезы не проводилось из-за недостатка биоресурсов. С помощью своих недавно разработанных мутантных линий растений исследователи из Университета Кумамото наблюдали уменьшение количества клеток сосудистого пучка у мутантных растений CLE44, тем самым подтверждая его роль в развитии сосудов..
«Наша коллекция генетических ресурсов может помочь в изучении неизвестных пептидных гормонов, таких как CLE44», - сказал доцент Такаши Исида из Университета Кумамото. «Мы надеемся, что этот подход станет образцом для подобных исследований в будущем».