Еще больше, еще вкуснее. Ученые представили новую технологию для генной модификации растений

В новом исследовании, Ипин Ци, доцент кафедры растениеводства в Университете Мэриленда, представляет новую и улучшенную систему CRISPR 3.0 для растений, уделяя особое внимание активации генов вместо традиционного редактирования генов, сообщает Phys.org

Cистема CRISPR третьего поколения ориентирована на активацию мультиплексных генов, что означает, что она может усилить функцию нескольких генов одновременно. По словам исследователей, эта система может похвастаться в четыре-шесть раз большей активационной способностью по сравнению с современной технологией CRISPR, демонстрируя высокую точность и эффективность в семи генах одновременно. Хотя CRISPR чаще известна своими возможностями редактирования генов, которая может отключать нежелательные гены, активация генов для усиления функциональности имеет важное значение для создания лучших растений и сельскохозяйственных культур в будущем.

"Хотя в моей лаборатории и раньше создавали системы для одновременного редактирования генов, редактирование в основном связано с потерей функции улучшения урожая", — говорит Ци. "Но, если подумать, эта стратегия конечна, потому что нет бесконечных генов, которые можно было бы отключить и все равно получить что-то ценное. По логике, это очень ограниченный способ создания лучших качеств, потому как растение возможно, уже прошло стадию развития, чтобы иметь особенности, которые просто нуждаются в усилении. С помощью активации вы действительно можете улучшить или расширить существующие функциональные возможности, даже создать новые функции. Вместо того, чтобы отключать, вы можете воспользоваться функциональностью уже заложенной в геноме, и улучшить то, что полезно".

Ци и его команда проверили систему CRISPR 3.0 на рисе, помидорах и Резуховидке Таля (наиболее популярных лабораторных видах растений). Исследование показало, что можно одновременно активировать многие виды генов, в том числе более быстрое цветение, чтобы ускорить процесс разведения. "Но это лишь одно из многих преимуществ мультиплексной активации", — говорит Ци.

"Наличие гораздо более рационального процесса мультиплексной активации может обеспечить значительный прорыв. Например, мы надеемся использовать эту технологию для более эффективного и действенного скрининга генома на наличие генов, которые могут помочь в борьбе с изменением климата и глобальным голодом. Мы можем проектировать, адаптировать и отслеживать активацию генов с помощью новой системы для выявления важных генов, и это будет очень полезно для растениеводства", — говорит ученый.

Поскольку CRISPR обычно рассматривается как "молекулярные ножницы", которые могут разрезать ДНК, эта система активации использует деактивированный CRISPR-Cas9, который может только объединять. Без возможности разрезания система может сосредоточиться на привлечении белков активации для конкретных представляющих интерес генов путем присоединения к определенным сегментам ДНК.

Ци также протестировал свой вариант CRISPR-Cas9, который значительно расширяет круг объектов для активации, а также деактивированную форму своей недавней системы CRISPR-Cas12b, чтобы продемонстрировать универсальность в системах CRISPR.

"Люди всегда говорят о том, что у людей есть потенциал, если вы можете развивать их природные таланты", — говорит Ци. "Эта технология меня интересует, потому что мы продвигаем то же самое в отношении растений — как вы можете раскрыть их потенциал, чтобы помочь растениям лучше использовать их естественные способности? Это то, что может сделать мультиплексная активация генов, и это дает нам так много новых возможностей для селекции и улучшения сельскохозяйственных культур".

CRISPR (от англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats -короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) -особые локусы бактерий и архей, состоящие из прямых повторяющихся последовательностей, которые разделены уникальными последовательностями (спейсерами). Спейсеры заимствуются из чужеродных генетических элементов, с которыми сталкивалась клетка (бактериофагов, плазмид). Использование методик CRISPR-Cas для направленного редактирования геномов является перспективным направлением в современной генной инженерии.

Напоминаем, что ученые выяснили, как можно ускорить созревание овощей. Новая технология, разработанная в Оксфордском университете может спасти от продуктового кризиса.