Система CRISPR-Cas9 состоит из двух основных компонентов: белка Cas9 и направляющей РНК (gRNA). Функционируя как молекулярные ножницы, Cas9 разрезает ДНК в заранее определенных целевых участках, направляемых gRNA, которая выравнивается с целевой последовательностью ДНК.
Исследователи из Университета Кумамото успешно провели практическое испытание новой техники редактирования генома, которая позволяет частично подавлять важную функцию гена, не вызывая летальности. Этот инновационный подход, использующий технологию CRISPR-Cas9, открывает новые возможности для генетических исследований и сельскохозяйственных достижений, позволяя изучать и модифицировать гены, которые ранее было трудно анализировать.
Гены, которые имеют решающее значение для выживания, часто представляют собой проблему для исследователей, поскольку их полное отключение может быть фатальным для организма. Традиционные методы нокаута генов, включая CRISPR-Cas9, обычно приводят к полной потере функции, что затрудняет исследование этих жизненно важных генетических компонентов.
Чтобы устранить это ограничение, исследовательская группа под руководством доцента Такаши Исиды с факультета передовых наук и технологий Университета Кумамото разработала метод введения гипоморфных мутаций, которые снижают, но не устраняют полностью, функцию гена.
Используя модельное растение Arabidopsis thaliana, команда успешно применила свой метод к гену HPY2, который необходим для деления клеток и роста растений. Хотя полная потеря этого гена приводит к гибели сеянцев, недавно созданные гипоморфные мутанты показали замедленный рост, но остались жизнеспособными, что проложило путь исследователям для более детального анализа функции гена в будущих исследованиях.
Фенотипы типа wile, гипоморфного мутанта hpy2 и нулевого мутанта hpy2. Источник: Journal of Plant Research (2024). DOI: 10.1007/s10265-024-01597-2
Этот прорыв, опубликованный в журнале Journal of Plant Research, имеет значительные последствия, выходящие за рамки базовых генетических исследований.
Благодаря тонкой настройке активности генов вместо их полного отключения этот метод может быть использован для улучшения желаемых признаков в сельскохозяйственных культурах без возникновения вредных побочных эффектов. Например, изменение генов, отвечающих за устойчивость растений к стрессу, может привести к получению сельскохозяйственных культур, которые будут более устойчивы к изменению климата, сохраняя при этом рост и урожайность.
«Этот метод предоставляет мощный инструмент для изучения генов, которые ранее были недоступны из-за их сущностной природы, - сказал доцент Ишида. - Он также открывает новые возможности для прецизионной селекции в сельском хозяйстве, где контролируемая модификация генов является ключом к улучшению признаков без непреднамеренных последствий».
Источник: Kumamoto University.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
