برنجویرایش ژنوم

افزایش دقت سیستم CRISPR-Cas9 با افزودن قابلیت القا

دانشمندان آمریکایی سیستمی در گیاه برنج طراحی کردند که بیان پروتئین Cas9 در آن به‌صورت کوتاه‌مدت و قابل القا با شوک گرمایی باشد تا دقت سیستم کریسپر افزایش یابد. فعالیت سیستم کریسپر به‌صورت کنترل نشده در سلول می‌تواند باعث فعالیت بیش از حد کمپلکس sgRNA-Cas9 و بروز جهش در مکان‌های ناخواسته‌ای از ژنوم شود. اما فعالیت این سیستم به صورت موقت و کنترل‌شده در سلول می‌تواند باعث افزایش دقت در محل ایجاد جهش شود.


سیستم CRISPR-Cas9 امروزه محبوبیت بسیاری در حوزه‌های مختلف از جمله بیوتکنولوژی کشاورزی پیدا کرده است. این سیستم از دو بخش تشکیل شده‌است: نوکلئاز Cas9 و single-guide RNA (sgRNA). sgRNA دارای بخشی متشکل از 20 نوکلئوتید است که spacer sequence نامیده می‌شود. این دو بخش (Cas9 و sgRNA) با تشکیل یک کمپلکس، محل‌هایی در ژنوم را که مکمل توالی spacer هستند شناسایی می‌کنند. شناسایی توسط Cas9 باعث ایجاد برش می‌شود و سپس ترمیم DNA برش داده شده توسط سلول، موجب ویرایش ژنوم (insertion یا deletion) و ایجاد جهش خواهد شد.

انتقال DNA به درون سلول‌های کشت بافتی، روش ساده‌ای برای بیان CRISPR-Cas9 و ویرایش ژنوم در گیاهان است. اما عدم کنترل روی میزان بیان پروتئین Cas9 اجازه می‌دهد که فعالیت بالای سیستم کریسپر جهش‌های ناخواسته‌ای در ژنوم ایجاد کند. اگرچه نرخ این جهش‌های ناخواسته اغلب کمتر از جهش در محل‌های مورد نظر است اما احتمال بروز این جهش‌ها در ژن‌هایی که به‌صورت اختصاصی در یک بافت بیان می‌شوند و یا ژن‌هایی که به صورت مداوم در حال بیان می‌باشند، بالا است.

در این سیستم کریسپر که توسط دانشمندان دانشگاه Arkansas طراحی‌ شده است و قابل القا می‌باشد، از پروموتر heat-shock protein مربوط به سویا برای تنظیم بیان Cas9 و از پروموتر U3 برنج برای تنظیم بیان sgRNA استفاده شده است. در این تحقیق دو محل در ژنوم برنج برای ایجاد جهش انتخاب شدند و قبل و بعد از تیمار گرمایی بررسی شدند. پیش از تیمار گرمایی نرخ بسیار پایینی از جهش در این مکان‌ها مشاهده شد اما پس ازچند هفته تیمار گرمایی، از طریق توالی‌یابی مشاهده شد که نرخ جهش افزایش چشم‌گیری داشته است.

نکته مهم دیگر این است که جهش‌های ایجادشده با این سیستم، با نرخ بالا و مستقل از ژن مربوط به پروتئین Cas9 به زاده‌های برنج نیز منتقل شدند. علاوه بر این در این سیستم کنترل‌شده، جهش در محل های ناخواسته دیده نشده و یا بسیار اندک بوده است.

به‌صورت خلاصه این سیستم CRISPR-Cas9 قابل القا، یک پلتفرم کارامد، قابل کنترل و با دقت بالا برای ویرایش ژنوم است و در نتیجه یک ابزار امیدبخش برای بهبود دقت در روش‌های ویرایش خواهد بود.

توسط
International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications
منبع
Wiley Online Library
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هشـت + دو =

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن