Dzięki edycji genów chińscy naukowcy opracowali ryż wytwarzający koenzym CoQ10, związek o kluczowym znaczeniu dla zdrowia człowieka – informuje pismo „Cell”.
Badania zostały przeprowadzone pod kierunkiem profesora Chen Xiaoya z CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences/Shanghai Chenshan Research Center i profesor Gao Caixia z Institute of Genetics and Developmental Biology of the Chinese Academy of Sciences (CAS). Naukowcy wykorzystali ukierunkowaną edycję genów do zmodyfikowania w komórkach ryżu enzymu Coq1. Wystarczyło zmienić tylko pięć aminokwasów, aby powstały nowe odmiany ryżu zdolne do syntezy CoQ10.
CoQ10 jest ważny szczególnie dla ochrony serca. Jest niezbędnym składnikiem mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów i służy jako rozpuszczalny w tłuszczach przeciwutleniacz.
Różne gatunki syntetyzują CoQ z różnymi długościami łańcucha bocznego. Ludzie syntetyzują CoQ10 z łańcuchem bocznym składającym się z 10 jednostek izoprenowych (C50), podczas gdy zboża, takie jak ryż i pszenica, a także niektóre warzywa i owoce, syntetyzują głównie CoQ9, który zawiera dziewięć jednostek izoprenowych (C45). Opracowanie roślin uprawnych produkujących CoQ10 może dostarczyć korzystnych dla zdrowia produktów w sposób opłacalny i przyjazny dla środowiska.
Mechanizm molekularny leżący u podstaw zmienności długości łańcucha bocznego CoQ był wcześniej niejasny. Dzięki różnorodnym kolekcjom roślin w Ogrodzie Botanicznym Chenshan w Szanghaju zespół badawczy uzyskał 134 próbki roślin z 67 rodzin, w tym mchów, widłaków, paproci, nagonasiennych i okrytonasiennych. Naukowcy określili wzorce rozmieszczenia typów CoQ w tych gatunkach i ujawnili, że CoQ10 jest cechą przodków roślin kwitnących, przy czym większość roślin nadal syntetyzuje CoQ10. Jednak trawy, stokrotki i rośliny dyniowate produkują głównie CoQ9.
Po przeanalizowaniu trajektorii ewolucyjnych i naturalnych zmian enzymów CoQ1 w ponad 1000 gatunkach roślin lądowych, a także dzięki wykorzystaniu uczenia maszynowego, naukowcy ostatecznie zidentyfikowali pięć miejsc aminokwasowych, które określają długość łańcucha.
Po ukierunkowanej edycji ryż w tym badaniu syntetyzuje głównie CoQ10, przy czym w ziarnach ryżu powstaje go do 5 μg/g. Pokazuje to, że edycja genów stała się wydajną i bezpieczną technologią w hodowli upraw.
Jak wskazują autorzy badań, opracowanie ryżu CoQ10 oprócz potencjalnych korzyści zdrowotnych stanowi również przykład wykorzystania dużych zbiorów danych i sztucznej inteligencji do badań roślin uprawnych.
Paweł Wernicki (PAP)
pmw/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
