วงจรพันธุกรรมสังเคราะห์สร้างโปรแกรมใหม่ให้กับรากพืช

เพื่อให้เข้าใจหน้าที่ทางชีวภาพและออกแบบการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพใหม่ๆ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องควบคุมการแสดงออกของยีนอย่างแม่นยำ นี่คือกระบวนการที่แปลงคำสั่งใน DNA เป็นโปรตีนและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ช่วยให้เซลล์ทำงานในสิ่งมีชีวิตได้ การควบคุมรูปแบบเฉพาะของการแสดงออกของยีนในพืชเป็นสิ่งที่ท้าทาย ทางออกหนึ่งที่เป็นไปได้คือวงจรพันธุกรรมสังเคราะห์ อย่างไรก็ตาม การปรับการทำงานของวงจรในเซลล์พืชชนิดต่างๆ ได้พิสูจน์แล้วว่าทำได้ยาก งานวิจัยนี้ได้พัฒนาวงจรพันธุกรรมใหม่ที่ช่วยให้ควบคุมโครงสร้างรากได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากรากมีความสำคัญต่อการดูดซึมน้ำและสารอาหาร วิธีการนี้จะช่วยให้สามารถออกแบบสถาปัตยกรรมของรากได้อย่างเหมาะสม สิ่งนี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถออกแบบพืชพลังงานชีวภาพที่มีลักษณะเฉพาะที่ดีขึ้นสำหรับการเจริญเติบโตในพื้นที่ชายขอบ เพื่อสร้างวงจรยีนสังเคราะห์ที่สามารถควบคุมการแสดงออกของยีนในพืชได้อย่างคาดการณ์ได้ นักวิทยาศาสตร์ได้ดัดแปลงชุดควบคุมยีนของแบคทีเรียจำนวนมากเพื่อใช้เป็นตัวกระตุ้นสังเคราะห์หรือตัวยับยั้งการแสดงออกของยีนในพืช หรือที่เรียกว่าปัจจัยการถอดความ ทางพันธุกรรม การใช้ระบบการแสดงออกชั่วคราว นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าปัจจัยการถอดความสังเคราะห์และลำดับดีเอ็นเอเป้าหมาย (โปรโมเตอร์) สามารถควบคุมการแสดงออกของยีนที่เฉพาะเจาะจงและปรับได้ พวกเขาออกแบบโปรโมเตอร์สังเคราะห์ที่ตอบสนองต่อปัจจัยการถอดความสังเคราะห์หนึ่งตัวเพื่อให้ทำงานเป็นลอจิกเกตอย่างง่ายที่ตอบสนองต่ออินพุตเดียว ในขณะที่เกตที่ซับซ้อนกว่านั้นต้องการโปรโมเตอร์สังเคราะห์ที่ตอบสนองต่ออินพุตหลายตัว ในการใช้วงจรยีนสังเคราะห์ในบริบทหลายเซลล์ นักวิจัยใช้ ราก ของอาราบิดอปซิสเป็นระบบแบบจำลองที่ผู้สนับสนุนภายนอกขับการแสดงออกเฉพาะของเนื้อเยื่อของปัจจัยการถอดรหัสสังเคราะห์ วงจรของยีนสร้างรูปแบบการแสดงออกแบบใหม่ซึ่งเป็นผลมาจากการดำเนินการทางตรรกะที่ประสบความสำเร็จ นักวิจัยยังใช้หนึ่งในลอจิกเกตเพื่อควบคุมการแสดงออกของตัวควบคุมการส่งสัญญาณฮอร์โมนในเชิงปริมาณเพื่อปรับปริมาณการแตกแขนงของรากในระบบรากของอาราบิดอปซิส ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าขณะนี้สามารถตั้งโปรแกรมการแสดงออกของยีนในเซลล์พืชแต่ละชนิดโดยใช้วงจรพันธุกรรม ซึ่งเป็นแผนงานเพื่อออกแบบพืชพลังงานชีวภาพที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น