Учёные создали «скоростной сканер» для тестирования тысяч генетических переключателей в растениях

Учёные из Объединённого института биоэнергетики (JBEI) представили технологию ENTRAP-seq, которая позволяет одновременно тестировать тысячи транскрипционных регуляторов — белков, действующих как диммеры, включая или выключая гены и регулируя их активность.

Несмотря на современные инструменты редактирования генов, изменение растений остаётся медленным процессом. Новая технология сокращает эксперименты, которые раньше требовали целого растения или листа, до уровня одной клетки. Учёные используют бактерию, заражающую растения, чтобы вставить в лист ДНК-последовательности для тысяч потенциальных регуляторных белков вместе с кодом для целевого гена.

Конфокальная микроскопия клетки листа. Пурпурный цвет показывает красный флуоресцентный белок, сигнализирующий об активации целевого гена. Зелёный цвет — это флуоресцентная метка на целевом гене, накопившаяся в ядре клетки. Автор: Саймон Аламос/Berkeley Lab

Каждая бактерия передаёт свой генетический груз в отдельную клетку растения. Если белок обладает активирующими свойствами, экспрессируется специальный ген, который прикрепляется к магнитным меткам. Учёные затем с помощью магнитов физически выделяют клетки, произвёдшие целевой белок, секвенируют их ДНК и сопоставляют результаты с библиотекой белков.

Схема эксперимента. Автор: Nature Biotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41587-025-02880-w

Команда продемонстрировала скорость метода, создав и протестировав 350 мутантных версий белка, регулирующего время цветения у растения Arabidopsis. Этот эксперимент занял несколько недель, в то время как предыдущее исследование 400 регуляторов силами двух учёных заняло два года.

Для поиска потенциальных активаторов использовалась существующая ИИ-модель, но её точность ограничена нехваткой данных для обучения. ENTRAP-seq позволит быстро генерировать огромные наборы данных для улучшения таких моделей. Это, в свою очередь, поможет находить все генетические «переключатели» в геноме растений и изучать их вариации для создания культур с улучшенными признаками, такими как размер, урожайность или устойчивость к стрессу.

Больше информации: Simon Alamos et al, Multiplexed profiling of transcriptional regulators in plant cells, Nature Biotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41587-025-02880-w