Scienziati in Cina hanno isolato un genoma di 100 kilobasi da un tipo di microalghe produttrici di petrolio rimuovendo i geni
Le microalghe risultanti con un "genoma minimo" saranno potenzialmente utili come organismo modello per ulteriori studi sulla funzione molecolare e biologica di ciascun gene.
Lo studio è stato pubblicato inThe Plant Journal.
Creazione di un “genoma minimo”: un genomaprivato di tutti i “geni spazzatura” duplicati o apparentemente non funzionanti, utili per indagare questioni fondamentali sulla funzione genetica e per progettare fabbriche cellulari che producono composti preziosi.
Tali genomi minimi sono fatti per sempliciorganismi, ma raramente per organismi eucarioti, comprese alghe o piante. Negli eucarioti superiori, le regioni dei rifiuti possono occupare fino al 70% del genoma. La rimozione di quelli che sembrano essere geni indesiderati può effettivamente avere effetti dannosi sul corpo o addirittura ucciderlo.
Per la prima volta, i ricercatori QIBEBT hanno creato un genoma con delezioni mirate di 100 kilobasi ciascuna per un tipo di alghe Nannochloropsis oceanica.
Eliminazione di centinaia di frammenti di kilobase nelle microalghe mediante scissione di Cas9. Questo disegno è stato eseguito con BioRender. Credito: Liu Yang.
N. oceanicasono microalghe (alghe unicellulari),che hanno un enorme potenziale per la produzione di biocarburanti e biomateriali. Tuttavia, realizzare il potenziale di queste microalghe richiede un’ampia ingegneria genetica dell’organismo per massimizzare la resa e ridurre al minimo i costi di produzione.
Il team QIBEBT per primo ha identificato non essenzialile regioni cromosomiche sono quelle i cui geni sono raramente espressi o attivati. Hanno identificato dieci di queste "regioni a bassa espressione" (LER). Hanno quindi utilizzato la tecnica di modifica genetica CRISPR-Cas9 per eliminare i due LER più grandi, di dimensioni superiori a 200 kb.
Nonostante tutte le operazioni, le microalghehanno continuato a mostrare una crescita, un contenuto lipidico, livelli di saturazione degli acidi grassi e fotosintesi normali. In alcuni casi, il tasso di crescita e la produttività della biomassa erano addirittura leggermente superiori a quelli dell’organismo in natura. Pertanto, l’uso della tecnologia del bisturi genomico ha reso le alghe eucariotiche un vero generatore di biocarburante. Inoltre, gli scienziati hanno trovato telomeri normali nei mutanti di delezione dei telomeri del cromosoma 30. Questo fenomeno implica che la perdita della parte distale del cromosoma può causare la rigenerazione dei telomeri.
Ora che hanno dimostrato di saper intagliaregenoma di un eucariota così complesso, i ricercatori cercheranno di eliminare ancora più LER e altre regioni non letali. L'obiettivo è creare una Nannochloropsis completamente minimale.che produce biocarburante dalla CO₂ con la massima efficienza.
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LER - regioni a bassa espressione
Cas9(Inglese)CRISPRcomeproteina associata9, proteina associata a CRISPR) è controllatacon l'aiuto di RNA guide, un'endonucleasi associata al sistema immunitario adattativo CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) in numerosi batteri, in particolareStreptococcus pyogenes.S. pyogenesutilizza Cas9 per archiviare, ispezionare e tagliare DNA estraneo, come batteriofago o DNA plasmidico.
I telomeri sono le estremità dei cromosomi. Le regioni telomeriche dei cromosomi sono caratterizzate dalla mancanza della capacità di connettersi con altri cromosomi o loro frammenti e svolgere una funzione protettiva.
Eliminazioni (dal lat.deletio - distruzione) - riarrangiamenti cromosomici, in cui c'è una perdita di una porzione del cromosoma. La delezione può essere dovuta a un cromosoma rotto o al risultato di un attraversamento ineguale. In base alla posizione della regione cromosomica perduta, le delezioni sono classificate in interne (interstiziali) e terminali (terminali).