Des scientifiques chinois ont isolé un génome de 100 kilobases à partir d'un type de microalgue productrice de pétrole en supprimant des gènes
Les microalgues qui en résultent avec un «génome minimal» seront potentiellement utiles en tant qu'organisme modèle pour une étude plus approfondie de la fonction moléculaire et biologique de chaque gène.
L'étude a été publiée dansLe journal des plantes.
Création d'un « génome minimal » – un génomedépourvus de tous les « gènes indésirables » dupliqués ou apparemment non fonctionnels, utiles pour étudier les questions fondamentales sur la fonction génétique et pour concevoir des usines cellulaires qui produisent des composés précieux.
Ces génomes minimaux sont faits pourorganismes, mais rarement pour les organismes eucaryotes, y compris les algues ou les plantes. Chez les eucaryotes supérieurs, les régions de déchets peuvent occuper jusqu'à 70% du génome. L'élimination de ce qui semble être des gènes indésirables peut en fait avoir des effets néfastes sur le corps ou même le tuer.
Pour la première fois, les chercheurs du QIBEBT ont créé un génome avec des délétions ciblées de 100 kilobases chacune pour un type d'algue.Nannochloropsis oceanica.
Suppression de centaines de fragments de kilobases dans des microalgues par clivage de Cas9. Ce dessin a été réalisé avec BioRender. Crédit: Liu Yang.
N. oceanicasont des microalgues (algues unicellulaires),qui ont un énorme potentiel pour la production de biocarburants et de biomatériaux. Cependant, réaliser le potentiel de ces microalgues nécessite une ingénierie génétique approfondie de l’organisme pour maximiser le rendement et minimiser les coûts de production.
L'équipe QIBEBT a d'abord identifiéles régions chromosomiques sont celles dont les gènes sont rarement exprimés ou activés. Ils ont identifié dix de ces «régions à faible expression» (LER). Ils ont ensuite utilisé la technique d'édition de gène CRISPR-Cas9 pour éliminer les deux plus grands LER - plus de 200 kb.
Malgré toutes les opérations, les microalguesa continué à montrer une croissance, une teneur en lipides, des niveaux de saturation en acides gras et une photosynthèse normaux. Dans certains cas, le taux de croissance et la productivité de la biomasse étaient même légèrement supérieurs à ceux de l’organisme sauvage. Ainsi, l’utilisation de la technologie du scalpel génomique a fait des algues eucaryotes un véritable générateur de biocarburant. De plus, les scientifiques ont trouvé des télomères normaux dans les mutants de délétion des télomères du chromosome 30. Ce phénomène implique que la perte de la partie distale du chromosome peut provoquer une régénération des télomères.
Maintenant qu'ils ont prouvé qu'ils peuvent sculptergénome d'un eucaryote aussi complexe, les chercheurs tenteront de supprimer encore plus de LER et d'autres régions non létales. Le but est de créer un Nannochloropsis complètement minimal.qui produit du biocarburant à partir de CO₂ avec une efficacité maximale.
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LER - régions à faible expression
Cas9(Anglais)CRISPRcommeprotéine associée9, protéine associée à CRISPR) est unà l'aide de guides ARN, une endonucléase associée au système immunitaire adaptatif CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) chez un certain nombre de bactéries, notammentStreptococcus pyogenes.S. pyogenesutilise Cas9 pour stocker, inspecter et couper l'ADN étranger, tel que l'ADN de bactériophage ou de plasmide.
Les télomères sont les extrémités des chromosomes. Les régions télomériques des chromosomes sont caractérisées par l'absence de capacité de se connecter avec d'autres chromosomes ou leurs fragments et d'exercer une fonction protectrice.
Suppressions (de lat.deletio - destruction) - réarrangements chromosomiques, dans lesquels il y a une perte d'une partie du chromosome. La suppression peut être due à un chromosome cassé ou au résultat d'un croisement inégal. Par la position de la région chromosomique perdue, les délétions sont classées en interne (interstitielle) et terminale (terminale).