Предыдущие исследования показали, что сахар сахароза играет роль в контроле ключевых генов фруктов, участвующих в метаболизме сахара. Попытки контролировать эти гены привели к увеличению содержания сахара во фруктах, но также привели к задержке роста.Исследователи из Университета Тохоку в Японии использовали инструмент биоинформатического поиска, чтобы найти нуклеотидные последовательности в геноме томата, аналогичные известной последовательности гена табака, которая может быть репрессирована сахарозой.
Когда специальная кодирующая последовательность гена табака, называемая uORF, удаляется и основная последовательность становится сверхэкспрессированной, ген активирует несколько других генов, участвующих в метаболизме сахара, что в конечном итоге увеличивает уровни сахарозы в листьях табака. Когда uORF не удаляется, сверхэкспрессирующий ген увеличит содержание сахарозы в листьях табака, но только до определенного предела.
Повышенное содержание сахарозы подавляет uORF, который, в свою очередь, подавляет основную часть гена, ограничивая его способность к дальнейшему увеличению содержания сахарозы в плодах.Два гена с очень похожими последовательностями на ген табака были идентифицированы в растении томата биоинформатическим поиском исследователей, и их uORF были удалены.
Последовательность основного гена была помещена под контроль другого гена, называемого E8, для экспрессии целевого гена. Затем модифицированную ДНК вставляли в растения томатов.
Было обнаружено, что полученные в результате линии томатов содержат на 50% больше сахарозы, чем нормальные томаты, и не показывают задержки роста. Помимо метаболизма сахара, ген томата также влияет на гены, участвующие в метаболизме аминокислот. Исследователи обнаружили, что уровни нескольких аминокислот были выше в трансгенных помидорах.Основываясь на своих результатах, команда в настоящее время разрабатывает новую модифицированную последовательность ДНК, содержащую 2A11, которая, по их словам, функционирует в течение большей части развития плода, чем E8.
Исследователи считают, что, вероятно, большинство цветковых растений или покрытосеменных растений содержат похожие гены, чувствительные к сахарозе, что делает их «технологию подслащивания» широко применимой.