Les chercheurs ont établi une méthode rapide et robuste pour quantifier les parties génétiques chez les plantes en utilisant des unités de promoteur relatives (RPU). Cette méthode répond aux défis de la forte variabilité dans les systèmes d'expression transitoire, en particulier la transfection de protoplastes.
L'étude a commencé par la mise en place du système de transfection de protoplastes de mésophylle de feuille d'Arabidopsis, quantifiant divers promoteurs natifs avec la luciférase de luciole (LUC) comme rapporteur. Ils ont testé des versions tronquées du promoteur 35S, découvrant qu'une version de 200 pb maintenait une forte puissance tandis que d'autres montraient une activité réduite.
Pour minimiser les variations de sortie, un module de normalisation avec une protéine β-glucuronidase (GUS) a été intégré. Cela a permis d'obtenir une tendance cohérente à travers sept promoteurs et a considérablement réduit les variations. Cependant, des variations de lot demeuraient évidentes.
Les chercheurs ont ensuite introduit le concept de RPU, définissant la valeur LUC/GUS du promoteur 35S de 200 pb comme 1 RPU. Cette normalisation a considérablement réduit les variations expérimentales, facilitant des analyses reproductibles.
Pour élargir la bibliothèque de parties génétiques, l'équipe a conçu des promoteurs synthétiques pouvant être réprimés par des répresseurs spécifiques, formant la base pour construire des portes NOT dans la conception de circuits génétiques. Ils ont évalué divers couples répresseur-promoteur et identifié ceux avec la plus grande plage dynamique.
De plus, l'étude a impliqué le développement de capteurs pour mesurer les caractéristiques d'entrée-sortie pour les parties génétiques, démontrant la capacité du système à construire des circuits génétiques booléens complexes. Les chercheurs ont réussi à prédire la performance des circuits et à vérifier leurs modèles grâce à des applications in vivo dans des plantes d'Arabidopsis.
En outre, la recherche a exploré le potentiel d'applications inter-espèces en testant les circuits dans Nicotiana benthamiana, montrant des résultats prometteurs dans le contrôle de la mort cellulaire en réponse aux attaques pathogènes.
Cette approche innovante de conception et de quantification de circuits génétiques chez les plantes pourrait ouvrir la voie à des applications avancées d'ingénierie génétique, améliorant notre capacité à manipuler les traits des plantes pour améliorer l'agriculture.