Ще більше, ще смачніше. Учені представили нову технологію для генної модифікації рослин

У новому дослідженні, Іпін Ци, доцент кафедри рослинництва в Університеті Меріленда, представляє нову і поліпшену систему CRISPR 3.0 для рослин, приділяючи особливу увагу активації генів замість традиційного редагування генів, повідомляє Phys.org.

Cистема CRISPR третього покоління орієнтована на активацію мультиплексних генів, що означає, що вона може посилити функцію декількох генів одночасно. Зі слів дослідників, ця система може похвалитися в чотири-шість разів більшою активаційною здатністю порівняно із сучасною технологією CRISPR, демонструючи високу точність та ефективність в семи генах одночасно. Хоча CRISPR частіше відома своїми можливостями редагування генів, яка може відключати небажані гени, активація генів для посилення функціональності має істотне значення для створення кращих рослин і сільськогосподарських культур у майбутньому.

"Хоча в моїй лабораторії і раніше створювали системи для одночасного редагування генів, редагування здебільшого повʼязане з втратою функції поліпшення врожаю", — говорить Ци. "Але, якщо подумати, ця стратегія кінцева, бо немає нескінченних генів, які можна було б відключити і все одно отримати щось цінне. За логікою, це дуже обмежений спосіб створення кращих рис, тому що рослина можливо, вже пройшла стадію розвитку, щоб мати особливості, які просто потребують підсилення. За допомогою активації ви дійсно можете поліпшити або розширити наявні функціональні можливості навіть створити нові функції. Замість того, щоб відключати, ви можете скористатися функціональністю вже закладеною в геномі, і поліпшити те, що корисно".

Ци та його команда перевірили систему CRISPR 3.0 на рисі, помідорах і Різушці Таля (найбільш популярних лабораторних видах рослин). Дослідження показало, що можна одночасно активувати багато видів генів, зокрема більш швидке цвітіння, щоб прискорити процес розведення. "Але це лише одна з багатьох переваг мультиплексної активації", — говорить Ци.

"Наявність більш раціонального процесу мультиплексної активації може забезпечити значним проривом. Наприклад, ми сподіваємося використовувати цю технологію для більш ефективного та дієвого скринінгу генома на наявність генів, які можуть допомогти в боротьбі зі зміною клімату й глобальним голодом. Ми можемо проектувати, адаптувати і відслідковувати активацію генів за допомогою нової системи для виявлення важливих генів, і це буде дуже корисно для рослинництва", — говорить учений.

Оскільки CRISPR зазвичай розглядається як "молекулярні ножиці", які можуть розрізати ДНК, ця система активації використовує неактивний CRISPR-Cas9, який може тільки обʼєднувати. Без можливості розрізання система може зосередитися на залученні білків активації для конкретних генів, які представляють інтерес, шляхом приєднання до певних сегментів ДНК.

Ци також протестував свій варіант CRISPR-Cas9, який помітно розширює коло обʼєктів для активації, а також деактивовану форму своєї нещодавньої системи CRISPR-Cas12b, щоб продемонструвати універсальність в системах CRISPR.

"Люди завжди говорять про те, що у людей є потенціал, якщо ви можете розвивати їхні природні таланти", — говорить Ци. "Ця технологія мене цікавить, тому що ми просуваємо те ж саме щодо рослин — як ви можете розкрити їхній потенціал, щоб допомогти рослинам краще використовувати їхні природні здібності? Це те, що може зробити мультиплексная активація генів, і це дає нам так багато нових можливостей для селекції і поліпшення сільськогосподарських культур".

CRISPR (від англ. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами) — особливі локуси бактерій та архей, що складаються з прямих повторюваних послідовностей, які розділені унікальними послідовностями (спейсерами). Спейсери запозичуються з чужорідних генетичних елементів, з якими стикалася клітина (бактеріофагів, плазмід). Використання методик CRISPR-Cas для спрямованого редагування геномів є перспективним напрямком у сучасній генній інженерії.

Нагадуємо, що вчені зʼясували, як можна прискорити дозрівання овочів. Нова технологія, розроблена в Оксфордському університеті може врятувати від продуктової кризи.