極地蘋果

極地蘋果

極地蘋果(Arctic Apple)是一種轉基因蘋果,科學家通過RNA干擾技術使特定基因沉默,從而使這種蘋果具有不會褐變特點。 2017年2月,極地蘋果將在美國上市,是美國第一種商業化銷售的轉基因蘋果。

基本信息

發展歷程

2015年2月通過美國農業部審批,2015年3月通過FDA審批,2017年2月在美國上市。

技術背景

轉基因蘋果轉基因蘋果
削皮的蘋果長時間暴露在空氣中會發生褐變,這種變化其實來自於正常的氧化反應。在植物中存在很多原本無色的多酚類的物質。這類物質能跟氧氣結合,產生一些有色物質,這就是褐變。

在健康的植物細胞中,多酚和多酚氧化酶難以相遇,它們一個住在液泡里,一個住在類囊體中,只有當細胞受到破壞時,兩種物質才能結合在一起。在PPO的熾烈催化之下,多酚類物質和氧氣迅速結合,果肉變色也就在所難免了。

不單單是蘋果,這種變色問題存在於很多蔬果之中,比如香蕉、桃子、梨、蓮藕、土豆的潔白之軀都會因為酶促褐變而穿上棕色外套,讓人食慾頓失。

技術原理

科學為了讓果實中的PPO失去活性,或者乾脆不產生PPO。直接使蘋果的酶促褐變基因沉默。要實現這個目標,就要仰賴於一種叫RNA干擾(RNAi)的轉基因技術。

絕大多數生物體(流感病毒等RNA病毒除外)的遺傳信息都保存在DNA中。DNA相當於構建生物體的原始圖紙,要真正建設生物體的時候,要先以DNA為模板,製作臨時圖紙——信使RNA(mRNA)。這些mRNA才是在細胞工地上指導蛋白質合成時真正使用的圖紙。理論上,不管是撕碎原始還是臨時圖紙,都不會產生相應的蛋白質。但是,DNA上不同基因有很多共用的序列,隨意改變DNA將產生不可預計的後果,甚至導致生物死亡。所以,只能改變mRNA

從結構上分析,DNA的雙螺鏇像咬合在一起的拉鏈,兩條互補的DNA鏈緊緊地擁抱在一起,而mRNA是以單鏈形式存在的。不過,生物世界永遠都有特例,有些RNA確實是雙鏈形態,被稱為雙鏈RNA(dsRNA)。好吧,對細胞來說,這些RNA就是不應該存在的東西——常常是外來病毒或者別的什麼外來基因。而細胞自然也有對策,RNAi就是消滅它們的免疫機制。

一旦dsRNA出現在細胞中出現,很快就會被名叫Dicer蛋白的警察發現,然後警察會張開大嘴把這些dsRNA咬個粉碎,變成長度為21~23個鹼基的小段;然後小段上的兩條RNA就會被強行拆散成siRNA。被拆開之後,這些短短的siRNA又會與一種叫AGO蛋白結合成複合物,然後會主動去找那些跟自己有互補序列的mRNA,並且要給它們一個“甜蜜”的擁抱。可憐mRNA還沒明白怎么回事兒,就被切割破壞,失去了活性,真是躺著也中槍。甜蜜擁抱變成了死亡陷阱。

細胞會繼續以siRNA為引物,mRNA為模板合成大量的dsRNA,繼續上述的過程,並且這種dsRNA還可以跨越細胞、組織、甚至是器官的界限,擴展到整個生物體中。就好像核子彈爆炸時的鏈式反應一樣,一旦RNAi過程啟動,就會一直進行,直到把生物體內所有的目標mRNA全部破壞。最終的結果就是,mRNA都不見了,基因“沉默”了。就像最初發現的那些變白的轉基因矮牽牛一樣。

利用這個原理,我們可以做很多事情,比如關閉腫瘤基因,關閉過敏患者的特定基因。培育出極地蘋果正是利用這項技術,通過插入更多份蘋果中本來就有的PPO基因,將蘋果中的PPO基因盡數關閉,從而讓蘋果長時間維持在雪白的狀態。

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