Открытие совершила группа российских и зарубежных молекулярных биологов под руководством старшего научного сотрудника Института биоорганической химии РАН Карена Саркисяна. Научный коллектив много лет работает над созданием подходов, которые позволяли бы превращать табак, домашние цветы и прочие растения в источники биолюминисцентного излучения.
Подобных представителей флоры можно использовать как в декоративных целях, так и для наблюдений за жизнедеятельностью растений и проведения других экспериментов. В прошлом их созданию мешало то, что клетки растительности относительно слабо светились, если пересадить в их ДНК гены бактерий и беспозвоночных организмов, отвечающие за биолюминисценцию.
Четыре года назад российские ученые обнаружили, что эту проблему можно решить, если вставить в ДНК растений четыре гена лесных грибов- «гнилушек» вида Neonothopanus nambi и один ген грибка вида Aspergillus nidulans. Это повысило силу свечения растений в десять раз и сделало его хорошо заметным для наблюдателей, однако интеграция данных участков ДНК грибов в геном растений достаточно сложна из-за больших размеров вставляемых цепочек нуклеотидов.
Ученые обнаружили, что эту проблему можно решить, если заменить один из самых длинных участков грибной ДНК, кодирующий фермент HispS, который отвечает за синтез коротких органических молекул, чье окисление вырабатывает биолюминисцентное свечение грибов. Втрое более короткие аналоги этого гена, как выяснили биологи, присутствуют в ДНК мха вида Physcomitrella patens, чем ученые воспользовались для упрощения созданного ими подхода для выращивания биолюминисцентных растений.
Работу этой системы исследователи проверили на культурах клеток и ростках табака вида Nicotina benthamiana. Эти опыты показали, что новый набор генов можно успешно вставлять в ДНК клеток всех типов при помощи ретровирусов и бактериальных векторов, что значительно упростило и удешевило процесс создания светящихся декоративных растений, а также проведение опытов по изучению жизнедеятельности флоры при помощи биолюминисценции.
