Ученые модифицировали ДНК пауков и те начали плести красный светящийся щелк

Группа исследователей из Университета Байройта (Германия) впервые в истории успешно применила революционную систему редактирования генов CRISPR-Cas9 на пауках. Результатом ювелирной модификации ДНК стало появление пауков, способных производить необычный шелк. Этот материал обладает красной флуоресценцией, то есть свечением в ответ на определенное освещение. 

Уникальный природный материал

Паучий шелк давно признан одним из самых выдающихся природных материалов. Его уникальное сочетание свойств – невероятная легкость, исключительная эластичность, полная биоразлагаемость и при этом колоссальная прочность – делают его идеальным кандидатом для самых разнообразных способов применений, от биомедицины до создания сверхпрочных композитов. Управление формированием этого природного волокна непосредственно внутри живого организма открывает путь к созданию новых, функционально улучшенных видов шелка с заданными свойствами. 

Молекулярные ножницы

В ходе опытов ученые прибегли к помощи системы CRISPR-Cas9, которую часто называют "молекулярными ножницами" за ее способность точно разрезать и редактировать определенные участки ДНК в геноме живых организмов. Целью генной модификации в данном эксперименте было внедрение в ДНК пауков последовательности генов, кодирующей красный флуоресцентный белок (mRFP). Он хорошо изучен и используется в биологии как маркер, поскольку ярко светится красным под воздействием определенных источников света. 

Тончайшая операция

Процесс внедрения гена оказался довольно сложным, учитывая особенности биологии пауков. Раствор, содержащий компоненты системы CRISPR-Cas9 и необходимый генетический материал, вводился непосредственно в неоплодотворенные яйца пауков. После этого самки спаривались с самцами. Идея заключалась в том, что система CRISPR-Cas9 внесет изменения в ДНК яйцеклеток еще до оплодотворения, и эти изменения будут унаследованы будущим потомством. И действительно, анализ потомства показал, что нити шелка, производимые молодыми пауками, светились красным – это стало прямым свидетельством успешного внедрения и активной работы гена красного флуоресцентного белка в железах, производящих шелк. 

Как поясняют ученые, в будущем, применяя эту технологию, можно будет, к примеру, еще больше повысить природную прочность паучьего шелка, а то и вовсе наделить его совершенно новыми функциями, которые не встречаются в природе.