Επιστήμονες στην Κίνα απομόνωσαν ένα γονιδίωμα 100 kilobase από έναν τύπο μικροφυκών που παράγει λάδι αφαιρώντας γονίδια
Τα προκύπτοντα μικροφύκη με ένα «ελάχιστο γονιδίωμα» θα είναι δυνητικά χρήσιμα ως πρότυπο οργανισμός για περαιτέρω μελέτη της μοριακής και βιολογικής λειτουργίας κάθε γονιδίου.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στοThe Plant Journal.
Δημιουργία ενός "ελάχιστου γονιδιώματος" - ενός γονιδιώματοςαπογυμνωμένα από όλα τα διπλά ή φαινομενικά μη λειτουργικά «άχρηστα γονίδια»—χρήσιμα για τη διερεύνηση θεμελιωδών ερωτημάτων σχετικά με τη γενετική λειτουργία και για το σχεδιασμό κυτταρικών εργοστασίων που παράγουν πολύτιμες ενώσεις.
Τέτοια ελάχιστα γονιδιώματα γίνονται απλάοργανισμοί, αλλά σπάνια για ευκαρυωτικούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων φυκών ή φυτών. Στα υψηλότερα ευκαρυωτικά, οι περιοχές σκουπιδιών μπορούν να καταλάβουν έως και το 70% του γονιδιώματος. Η αφαίρεση όσων εμφανίζονται μόνο ανεπιθύμητα γονίδια μπορεί στην πραγματικότητα να έχει επιβλαβείς επιπτώσεις στο σώμα ή ακόμη και να το σκοτώσει.
Για πρώτη φορά, οι ερευνητές της QIBEBT δημιούργησαν ένα γονιδίωμα με στοχευμένες διαγραφές 100 κιλοβάσεων η καθεμία για έναν τύπο φυκιών Nannochloropsis oceanica.
Διαγραφή εκατοντάδων θραυσμάτων kilobase σε μικροφύκη με διάσπαση του Cas9. Αυτό το σχέδιο έγινε με το BioRender. Πίστωση: Λιου Γιανγκ.
Ν. Oceanicaείναι μικροφύκη (μονοκύτταρα φύκια),που έχουν τεράστιες δυνατότητες για την παραγωγή βιοκαυσίμων και βιοϋλικών. Ωστόσο, η συνειδητοποίηση των δυνατοτήτων αυτών των μικροφυκών απαιτεί εκτεταμένη γενετική μηχανική του οργανισμού για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης και την ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής.
Η ομάδα QIBEBT εντόπισε για πρώτη φορά μη ουσιώδηοι χρωμοσωμικές περιοχές είναι εκείνες των οποίων τα γονίδια σπάνια εκφράζονται ή ενεργοποιούνται. Εντόπισαν δέκα τέτοιες "Περιοχές Χαμηλής Έκφρασης" (LER). Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν την τεχνική επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9 για να κόψουν τα δύο μεγαλύτερα LER, μεγέθους άνω των 200 kb.
Παρ' όλες τις επεμβάσεις, μικροφύκησυνέχισε να παρουσιάζει φυσιολογική ανάπτυξη, περιεκτικότητα σε λιπίδια, επίπεδα κορεσμού λιπαρών οξέων και φωτοσύνθεση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ρυθμός ανάπτυξης και η παραγωγικότητα της βιομάζας ήταν ακόμη και ελαφρώς υψηλότερος από αυτόν του οργανισμού στην άγρια φύση. Έτσι, η χρήση της τεχνολογίας γονιδιωματικού νυστέρι έχει κάνει τα ευκαρυωτικά φύκια πραγματική γεννήτρια βιοκαυσίμων. Επιπλέον, οι επιστήμονες βρήκαν φυσιολογικά τελομερή στα μεταλλάγματα διαγραφής τελομερών του χρωμοσώματος 30 Αυτό το φαινόμενο υποδηλώνει ότι η απώλεια του περιφερικού τμήματος του χρωμοσώματος μπορεί να προκαλέσει αναγέννηση τελομερών.
Τώρα που έχουν αποδείξει ότι μπορούν να χαράξουνγονιδίωμα ενός τόσο πολύπλοκου ευκαρυώτη, οι ερευνητές θα προσπαθήσουν να αποκοπούν ακόμη περισσότερους LER και άλλες μη θανατηφόρες περιοχές. Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί μια εντελώς ελάχιστη Nannochloropsis,που παράγει βιοκαύσιμο από CO2 με μέγιστη απόδοση.
Διαβάστε περισσότερα
Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει ένα ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hawking. Πού οδηγεί;
Ηλιακή ενέργεια έκανε υγρό καύσιμο στην Κίνα
Το οξυγόνο θα εξαφανιστεί σίγουρα: τι θα συμβεί στη Γη χωρίς την κύρια πηγή ζωής
LER - περιοχές χαμηλής έκφρασης
Cas9(Αγγλικά)ΓRISPRόπως καισχετική πρωτεΐνη9, πρωτεΐνη που σχετίζεται με CRISPR) είναι ελεγχόμενημε τη βοήθεια οδηγών RNA, μια ενδονουκλεάση που σχετίζεται με το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) σε έναν αριθμό βακτηρίων, ιδίωςStreptococcus pyogenes.S. pyogenesχρησιμοποιεί το Cas9 για να αποθηκεύει, να επιθεωρεί και να κόβει ξένο DNA, όπως βακτηριοφάγο ή πλασμιδικό DNA.
Τα τελομερή είναι τα άκρα των χρωμοσωμάτων. Οι τελομερείς περιοχές των χρωμοσωμάτων χαρακτηρίζονται από την έλλειψη ικανότητας σύνδεσης με άλλα χρωμοσώματα ή τα θραύσματά τους και να εκτελούν προστατευτική λειτουργία.
Διαγραφές (από lat.διαγραφή - καταστροφή) - χρωμοσωμικές αναδιατάξεις, στις οποίες υπάρχει απώλεια μέρους του χρωμοσώματος. Η διαγραφή μπορεί να οφείλεται σε ένα σπασμένο χρωμόσωμα ή το αποτέλεσμα της άνισης διέλευσης. Με τη θέση της χαμένης περιοχής χρωμοσώματος, οι διαγραφές ταξινομούνται σε εσωτερικό (παρενθετικό) και τερματικό (τερματικό).