Откуда каучуковое дерево берёт каучук?


Учёные из института физико-химических исследований RIKEN в Японии совместно с коллегами из научного университета Малайзии (USM) успешно разгадали геномную последовательность Гевеи бразильской (Hēvea brasiliēnsis), природного источника натурального каучука? растущего в Бразилии. Работа, опубликованная в журнале Scientific Reports, содержит незавершённую геномную последовательность, описывающую более чем 93% экспрессируемых генов и указывает участки, отвечающие за биоситез каучука.

Натуральный каучук циркулирует по латексным каналам и защищает растение от насекомых при повреждениях. Для человека это важный источник сырья, так как он обладает множеством полезных свойств, невоспроизводимыми в искусственном каучуке из нефти. Некоторые виды каучуковых деревьев обладают большим количеством каучука, нежели другие, но причины такого разнообразия пока не ясны. Команда под руководством Минами Матсуи из RIKEN CSRS и Александра Чонг из UTM, решили секвенировать и проанализировать геном гевеи бразильской.

Геномная информация может раскрыть какие гены ответственны за способность каучукового дерева производить латекс в больших количествах. Это, в свою очередь, поможет нам вывести каучуковые деревья в большей производительностью – объясняет автор статьи Нйок Шон Лау.

После секвенирования генома каучукового дерева учёные сравнили его с геномом других растений семейства Молочайные, такие как маниока и клещевина. Они обнаружили, что хотя растения и разделяют огромное количество кластеров из более чем 12 00 генных семейств, почти 2 000 генных семейств уникальны для каучукового дерева.

Команда искала гены относящиеся к самому каучуку и к сопротивляемости болезням – двум факторам влияющим на выделение каучука. Они обнаружили, что два наиболее распространённых белка, ответственных за синтез каучука, – фактор элонгации резины и малая резиновая частица – закодированы в большом количестве генов, собранных вместе в небольших участках генома. Хотя другие тропические растения также экспрессируют эти белки в некоторой степени, только у гевеи бразильской они закодированы более восьми раз в разных генах. Метод анализа CAGE, разработанный в RIKEN, раскрыл, что экспрессия этих белков специфична для тканей: экспрессия в латексе более чем в сто раз сильнее чем в листьях.

Команда также обнаружила, что, в сравнении с другими видами семейства Молочайных, каучуковые деревья обладают куда большим количеством генов относящихся к сопротивляемости болезням и что эти гены также формируют кластеры внутри генома.

Повышенный синтез латекса, обнаруженный в каучуковых деревьях – рассуждает Матсуи.

Возможно вызывается координированной экспрессией этих генов, совмещённой с увеличенным количеством генов из-за генной дупликации.

Это исследование поможет улучшить производство латекса, жизненно важного сырья для Малайзии – отмечает Чонг.

Мы надеемся продолжить работать с RIKEN и нашими промышленными партнёрами, чтобы применить полученные знания о геноме для улучшения производства каучука.

Теперь, когда геном известен, Матсуи уже планирует использовать его для продолжения исследований.

В дополнении к количеству каучука мы хотим улучшить его качество, модифицируя синтезирующие пути и разрабатывая синтетическое биологическое производство каучука в микроорганизмах или зелёных водорослях.

Источник: http://biotechindustries.ru/rubber/