Naukowcy z Chin wyizolowali genom o masie 100 kilozasad z mikroalg produkujących ropę naftową, usuwając geny
Powstałe mikroalgi z „minimalnym genomem” będą potencjalnie przydatne jako organizm modelowy do dalszych badań molekularnych i biologicznych funkcji każdego genu.
Badanie zostało opublikowane wThe Plant Journal.
Stworzenie „minimalnego genomu” – genomupozbawiony wszystkich zduplikowanych lub pozornie niefunkcjonalnych „śmieciowych genów” – przydatnych do badania podstawowych pytań dotyczących funkcji genetycznych oraz do projektowania fabryk komórkowych wytwarzających cenne związki.
Takie minimalne genomy są prosteorganizmy, ale rzadko w przypadku organizmów eukariotycznych, w tym glonów lub roślin. U wyższych eukariontów regiony śmieci mogą zajmować do 70% genomu. Usunięcie tego, co wydaje się być niechcianymi genami, może w rzeczywistości mieć szkodliwy wpływ na organizm, a nawet go zabić.
Po raz pierwszy badacze QIBEBT stworzyli genom z ukierunkowanymi delecjami po 100 kilozasad każda dla pewnego rodzaju glonów Nannochloropsis oceanica.
Usunięcie setek fragmentów kilozasad w mikroalgach przez rozszczepienie Cas9. Ten rysunek został wykonany za pomocą programu BioRender. Kredyt: Liu Yang.
N. oceanicato mikroalgi (algi jednokomórkowe),które mają ogromny potencjał w zakresie produkcji biopaliw i biomateriałów. Jednak wykorzystanie potencjału tych mikroalg wymaga szeroko zakrojonej inżynierii genetycznej organizmu, aby zmaksymalizować plony i zminimalizować koszty produkcji.
Zespół QIBEBT najpierw zidentyfikował nieistotneregiony chromosomalne to te, których geny są rzadko wyrażane lub aktywowane. Zidentyfikowali dziesięć takich „regionów o niskiej ekspresji” (LER). Następnie wykorzystali technikę edycji genów CRISPR-Cas9, aby wyciąć dwa największe LER o rozmiarze ponad 200 kb.
Pomimo wszystkich operacji mikroalginadal wykazywały normalny wzrost, zawartość lipidów, poziom nasycenia kwasami tłuszczowymi i fotosyntezę. W niektórych przypadkach tempo wzrostu i produktywność biomasy były nawet nieco wyższe niż organizmów żyjących na wolności. Zatem zastosowanie technologii genomowego skalpela uczyniło z alg eukariotycznych prawdziwy generator biopaliwa. Ponadto naukowcy odkryli normalne telomery w mutantach z delecją telomerów na chromosomie 30. Zjawisko to oznacza, że utrata dystalnej części chromosomu może powodować regenerację telomerów.
Teraz, gdy udowodnili, że potrafią rzeźbićgenom tak złożonego eukarionta, naukowcy spróbują wyciąć jeszcze więcej LER i innych nieśmiercionośnych regionów. Celem jest stworzenie całkowicie minimalnego Nannochloropsis,która produkuje biopaliwa z CO₂ z maksymalną wydajnością.
Czytaj więcej
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Energia słoneczna wytwarzała paliwo ciekłe w Chinach
Tlen na pewno zniknie: co stanie się z Ziemią bez głównego źródła życia
LER - regiony o niskiej ekspresji
Cas9(Język angielski)C.RISPRtak jakpowiązane białko9, białko związane z CRISPR) jest kontrolowaneza pomocą przewodników RNA, endonukleazy związanej z nabytym układem odpornościowym CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) w wielu bakteriach, w szczególnościStreptococcus pyogenes.S. pyogeneswykorzystuje Cas9 do przechowywania, sprawdzania i cięcia obcego DNA, takiego jak DNA bakteriofaga lub plazmidu.
Telomery to końce chromosomów. Telomeryczne regiony chromosomów charakteryzują się brakiem zdolności łączenia się z innymi chromosomami lub ich fragmentami i pełnienia funkcji ochronnej.
Usunięcia (z łac.deletio - zniszczenie) - przegrupowania chromosomów, w których następuje utrata części chromosomu. Delecja może być spowodowana uszkodzeniem chromosomu lub wynikiem nierównego krzyżowania. Według pozycji utraconego regionu chromosomu, delecje są klasyfikowane na wewnętrzne (śródmiąższowe) i końcowe (końcowe).