Wissenschaftler in China haben durch Entfernen von Genen ein 100 Kilobasen großes Genom aus einer Art ölproduzierender Mikroalgen isoliert
Die resultierenden Mikroalgen mit einem „minimalen Genom“ werden möglicherweise als Modellorganismus für die weitere Untersuchung der molekularen und biologischen Funktion jedes Gens nützlich sein.
Die Studie wurde veröffentlicht inDas Pflanzenjournal.
Schaffung eines „Minimalgenoms“ – eines Genomsaller duplizierten oder scheinbar nicht funktionierenden „Junk-Gene“ entfernt – nützlich für die Untersuchung grundlegender Fragen zur genetischen Funktion und für den Entwurf zellulärer Fabriken, die wertvolle Verbindungen produzieren.
Solche minimalen Genome sind einfach gemachtOrganismen, aber selten für eukaryotische Organismen, einschließlich Algen oder Pflanzen. In höheren Eukaryoten können Müllregionen bis zu 70% des Genoms einnehmen. Das Entfernen von scheinbar unerwünschten Genen kann tatsächlich schädliche Auswirkungen auf den Körper haben oder ihn sogar töten.
Zum ersten Mal haben QIBEBT-Forscher ein Genom mit gezielten Deletionen von jeweils 100 Kilobasen für eine Algenart erstellt.Nannochloropsis oceanica.
Deletion von Hunderten von Kilobasenfragmenten in Mikroalgen durch Spaltung von Cas9. Diese Zeichnung wurde mit BioRender erstellt. Bildnachweis: Liu Yang.
N. oceanicasind Mikroalgen (einzellige Algen),die ein enormes Potenzial für die Produktion von Biokraftstoffen und Biomaterialien haben. Um das Potenzial dieser Mikroalgen auszuschöpfen, ist jedoch eine umfassende gentechnische Veränderung des Organismus erforderlich, um den Ertrag zu maximieren und die Produktionskosten zu minimieren.
Das QIBEBT-Team identifizierte zunächst nicht wesentlicheChromosomenregionen sind solche, deren Gene selten exprimiert oder aktiviert werden. Sie identifizierten zehn solcher "Low Expression Regions" (LERs). Anschließend verwendeten sie die CRISPR-Cas9-Gen-Editing-Technik, um die beiden größten LERs auszuschneiden - über 200 kb groß.
Trotz aller Eingriffe Mikroalgenzeigten weiterhin normales Wachstum, Lipidgehalt, Fettsäuresättigung und Photosynthese. In einigen Fällen waren die Wachstumsrate und Produktivität der Biomasse sogar etwas höher als die des Organismus in freier Wildbahn. So hat der Einsatz der genomischen Skalpell-Technologie eukaryotische Algen zu echten Biokraftstoffgeneratoren gemacht. Darüber hinaus fanden die Wissenschaftler normale Telomere in Chromosom-30-Telomer-Deletionsmutanten. Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass der Verlust des distalen Teils des Chromosoms eine Telomer-Regeneration verursachen kann.
Jetzt, wo sie bewiesen haben, dass sie schnitzen könnenIm Genom eines solch komplexen Eukaryoten werden die Forscher versuchen, noch mehr LER und andere nicht letale Regionen auszuschneiden. Ziel ist es, eine völlig minimale Nannochloropsis zu erzeugen.die mit höchster Effizienz Biokraftstoffe aus CO₂ produziert.
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LER - Regionen mit geringer Expression
Cas9(Englisch)CRISPRwieassoziiertes Protein9, CRISPR-assoziiertes Protein) ist ein kontrolliertesmit Hilfe von RNA-Guides, einer Endonuklease, die mit dem adaptiven Immunsystem CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) in einer Reihe von Bakterien assoziiert ist, insbesondereStreptococcus pyogenes.S. pyogenesverwendet Cas9 zum Speichern, Untersuchen und Schneiden fremder DNA, wie etwa Bakteriophagen- oder Plasmid-DNA.
Telomere sind die Enden von Chromosomen. Telomerregionen von Chromosomen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht in der Lage sind, sich mit anderen Chromosomen oder ihren Fragmenten zu verbinden und eine Schutzfunktion zu erfüllen.
Löschungen (von lat.Deletio - Zerstörung) - chromosomale Umlagerungen, bei denen ein Teil des Chromosoms verloren geht. Die Deletion kann auf ein gebrochenes Chromosom oder das Ergebnis einer ungleichen Überkreuzung zurückzuführen sein. Durch die Position der verlorenen Chromosomenregion werden Deletionen in interne (interstitielle) und terminale (terminale) klassifiziert.