Guillaume Rolland Le contrôle de l’activité des gènes est une étape importante dans l’ingénierie des plantes pour l’amélioration des cultures bioénergétiques. Cette recherche a développé des gènes synthétiques qui peuvent être combinés pour obtenir des modèles spécifiques d’expression génique dans la plante. L’expression des gènes synthétiques est programmée sous la forme de portes logiques booléennes (“ET”, “OU” et “NON”) qui fonctionnent de la même manière que les circuits imprimés des ordinateurs. En utilisant les circuits de gènes synthétiques, les chercheurs ont réussi à créer de nouveaux modèles d’expression prévisibles de protéines fluorescentes. Enfin, ils ont utilisé des circuits de gènes similaires pour reconcevoir l’architecture racinaire en ajustant le nombre de branches racinaires.
Pour comprendre les fonctions biologiques et concevoir de nouvelles purposes biotechnologiques, les scientifiques doivent manipuler avec précision l’expression des gènes. C’est le processus qui convertit les instructions de l’ADN en protéines et autres produits qui permettent aux cellules de faire leur travail dans un organisme. Contrôler des modèles spécifiques d’expression génique dans les plantes est un défi. Une remedy potentielle réside dans les circuits génétiques synthétiques. Cependant, l’activité de circuit de réglage à travers différents kinds de cellules végétales s’est avérée difficile. Ces recherches ont permis de développer de nouveaux circuits génétiques permettant un contrôle précis de l’architecture racinaire. Comme les racines sont importantes pour l’absorption d’eau et de nutriments. Cela aidera à son tour les chercheurs à concevoir des cultures bioénergétiques avec des caractéristiques améliorées pour la croissance dans les terres marginales.
À l’aide d’un système d’expression transitoire. Ils ont conçu des promoteurs synthétiques qui répondaient à un facteur de transcription synthétique pour fonctionner comme de simples portes logiques qui répondaient à une entrée, tandis que des portes furthermore complexes nécessitaient des promoteurs synthétiques qui répondaient à plusieurs entrées. La recherche a révélé que ces portes logiques contrôlaient l’expression de manière prévisible selon les règles booléennes spécifiques codées dans les gènes modifiés.
Pour mettre en œuvre des circuits de gènes synthétiques dans un contexte multicellulaire, les chercheurs ont utilisé les racines d’Arabidopsis comme système modèle dans lequel des promoteurs endogènes conduisaient l’expression tissu-spécifique des facteurs de transcription synthétiques. Les circuits de gènes ont généré de nouveaux modèles d’expression qui étaient le résultat d’opérations logiques réussies. Les chercheurs ont en outre utilisé l’une des portes logiques pour contrôler quantitativement l’expression d’un régulateur de signalisation hormonale afin d’ajuster la quantité de ramification racinaire dans le système racinaire d’Arabidopsis. Ces résultats démontrent qu’il est désormais achievable de programmer l’expression des gènes à travers les forms de cellules végétales à l’aide de circuits génétiques, fournissant une feuille de route pour concevoir des cultures bioénergétiques plus résilientes.
Le financement a été fourni par le programme de recherche scientifique, biologique et environnementale du Département de l’énergie les bourses de carrière du Burroughs Wellcome Fund à l’interface scientifique le Biohub de Chan Zuckerberg l’Institut médical Howard Hughes et la Fondation Simons.
