มีดผ่าตัดจีโนมทำให้สาหร่ายยูคาริโอตเป็นเครื่องกำเนิดเชื้อเพลิงชีวภาพ

นักวิทยาศาสตร์ในจีนแยกจีโนมน้ำหนัก 100 กิโลกรัมออกจากสาหร่ายขนาดเล็กที่ผลิตน้ำมันได้โดยการถอดยีนออก

ซึ่งไม่จำเป็นต่อการทำงาน ในการทำเช่นนั้น พวกเขาได้สร้าง "มีดผ่าตัดจีโนม" ที่สามารถตัดแต่งจีโนมของสาหร่ายขนาดเล็กได้อย่างรวดเร็ว

สาหร่ายขนาดเล็กที่มี "จีโนมน้อยที่สุด" ที่เกิดขึ้นจะมีประโยชน์ในฐานะสิ่งมีชีวิตแบบจำลองสำหรับการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของโมเลกุลและชีววิทยาของยีนแต่ละยีน

การศึกษาถูกตีพิมพ์ในวารสารพืช

การสร้าง "จีโนมขั้นต่ำ" - จีโนมปลด "ยีนขยะ" ที่ซ้ำกันหรือดูเหมือนไม่ทำงานทั้งหมดออกไป ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานทางพันธุกรรม และสำหรับการออกแบบโรงงานเซลล์ที่ผลิตสารประกอบที่มีคุณค่า

จีโนมขั้นต่ำดังกล่าวสร้างขึ้นเพื่อความเรียบง่ายสิ่งมีชีวิต แต่ไม่ค่อยมีสำหรับสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตรวมทั้งสาหร่ายหรือพืช ในยูคาริโอตที่สูงขึ้นพื้นที่ขยะสามารถครอบครองจีโนมได้ถึง 70% การกำจัดสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นยีนที่ไม่ต้องการออกไปอาจส่งผลอันตรายต่อร่างกายหรือแม้แต่ฆ่ามันได้

นับเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยของ QIBEBT ได้สร้างจีโนมที่มีเป้าหมายการลบออกครั้งละ 100 กิโลกรัมสำหรับสาหร่ายชนิดหนึ่งNannochloropsis oceanica.

การลบชิ้นส่วนหลายร้อยกิโลเบสในสาหร่ายขนาดเล็กโดยการแยก Cas9 ภาพวาดนี้ทำด้วย BioRender เครดิต: Liu Yang

N. oceanicaคือ สาหร่ายขนาดเล็ก (สาหร่ายเซลล์เดียว)ซึ่งมีศักยภาพมหาศาลในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและวัสดุชีวภาพ อย่างไรก็ตาม การตระหนักถึงศักยภาพของสาหร่ายขนาดเล็กเหล่านี้จำเป็นต้องมีพันธุวิศวกรรมที่ครอบคลุมของสิ่งมีชีวิตเพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุดและลดต้นทุนการผลิต

ทีม QIBEBT ระบุว่าไม่จำเป็นก่อนบริเวณโครโมโซมคือบริเวณที่ยีนไม่ค่อยแสดงออกหรือเปิดใช้งาน พวกเขาระบุ "พื้นที่นิพจน์ต่ำ" (LERs) สิบรายการดังกล่าว จากนั้นพวกเขาใช้เทคนิคการแก้ไขยีน CRISPR-Cas9 เพื่อตัด LER ที่ใหญ่ที่สุดสองตัวที่มีขนาดมากกว่า 200 KB

แม้จะมีการดำเนินการทั้งหมดสาหร่ายขนาดเล็กยังคงแสดงการเจริญเติบโตตามปกติ ปริมาณไขมัน ระดับความอิ่มตัวของกรดไขมัน และการสังเคราะห์ด้วยแสง ในบางกรณี อัตราการเติบโตและผลผลิตของชีวมวลอาจสูงกว่าสิ่งมีชีวิตในป่าด้วยซ้ำเล็กน้อย ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีมีดผ่าตัดจีโนมจึงทำให้สาหร่ายยูคาริโอตกลายเป็นเครื่องกำเนิดเชื้อเพลิงชีวภาพที่แท้จริง นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังพบเทโลเมียร์ปกติในโครโมโซม 30 ที่กลายพันธุ์จากการลบเทโลเมียร์ ปรากฏการณ์นี้บ่งบอกว่าการสูญเสียส่วนปลายของโครโมโซมอาจทำให้เกิดการงอกใหม่ของเทโลเมียร์ได้

ตอนนี้พวกเขาพิสูจน์แล้วว่าสามารถแกะสลักได้จีโนมของยูคาริโอตที่ซับซ้อนเช่นนี้นักวิจัยจะพยายามตัด LER และภูมิภาคอื่น ๆ ที่ไม่ถึงตายออกไปมากขึ้น เป้าหมายคือการสร้าง Nannochloropsis ที่น้อยที่สุด.ซึ่งผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจาก CO₂ อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

อ่านเพิ่มเติม

นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?

พลังงานแสงอาทิตย์ทำเชื้อเพลิงเหลวในประเทศจีน

ออกซิเจนจะหายไปอย่างแน่นอน: จะเกิดอะไรขึ้นกับโลกโดยไม่มีแหล่งกำเนิดหลักของชีวิต

LER - พื้นที่ที่มีการแสดงออกต่ำ

Cas9(ภาษาอังกฤษ)Cริสปราเช่นโปรตีนที่เกี่ยวข้อง9, โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ CRISPR) จะถูกควบคุมด้วยความช่วยเหลือของ RNA guides ซึ่งเป็นเอนโดนิวคลีเอสที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) ในแบคทีเรียจำนวนหนึ่งโดยเฉพาะStreptococcus pyogenes.S. pyogenesใช้ Cas9 เพื่อจัดเก็บ ตรวจสอบ และตัด DNA แปลกปลอม เช่น bacteriophage หรือ plasmid DNA

เทโลเมียร์เป็นส่วนปลายของโครโมโซม บริเวณเทโลเมอริกของโครโมโซมมีลักษณะการขาดความสามารถในการเชื่อมต่อกับโครโมโซมอื่นหรือชิ้นส่วนและทำหน้าที่ป้องกัน

การลบ (จาก lat.การลบ - การทำลาย) - การจัดเรียงโครโมโซมใหม่ซึ่งมีการสูญเสียส่วนหนึ่งของโครโมโซม การลบอาจเกิดจากโครโมโซมเสียหรือเป็นผลมาจากการข้ามที่ไม่เท่ากัน ตามตำแหน่งของบริเวณโครโมโซมที่หายไปการลบจะแบ่งออกเป็นภายใน (คั่นระหว่างหน้า) และเทอร์มินัล (เทอร์มินัล)