В исследовании, проведенном в Nature Plants Ипин Ци, доцент кафедры растениеводства в Университете Мэриленда (UMD), представляет новую улучшенную систему CRISPR 3.0 в растениях, уделяя особое внимание активации генов вместо традиционное редактирование генов.

Эта система CRISPR третьего поколения ориентирована на активацию мультиплексных генов, что означает, что она может усилить функцию нескольких генов одновременно. По словам исследователей, эта система может похвастаться в четыре-шесть раз большей активационной способностью по сравнению с современной технологией CRISPR, демонстрируя высокую точность и эффективность одновременно до семи генов.

Хотя CRISPR чаще известен своими возможностями редактирования генов, которые могут отключать нежелательные гены, активация генов для получения функциональных возможностей имеет важное значение для создания лучших растений и сельскохозяйственных культур в будущем.

В то время как моя лаборатория и раньше создавала системы для одновременного редактирования генов [multiplexed editing]редактирование в основном связано с потерей функции для улучшения урожая. Но если задуматься, эта стратегия конечна, потому что не существует бесконечных генов, которые можно было бы отключить и на самом деле все же получить что-то ценное. Логично, что это очень ограниченный способ создания и разведения лучших черт, в то время как растение, возможно, уже развилось, чтобы иметь другие пути, защитные механизмы и черты, которые просто нуждаются в усилении. Посредством активации вы действительно можете улучшить пути развития или увеличить существующий потенциал, даже достичь новой функции. Вместо того, чтобы отключать вещи, вы можете воспользоваться функциональными возможностями, уже имеющимися в геноме, и улучшить то, что, как вы знаете, полезно ».

Ипин Ци, доцент кафедры растениеводства Мэрилендского университета

В своей новой статье Ци и его команда проверили систему CRISPR 3.0 на рисе, томатах и ​​арабидопсисе (наиболее популярных модельных видах растений, широко известных как рок-кресс). Команда показала, что можно одновременно активировать многие виды генов, в том числе более быстрое цветение, чтобы ускорить процесс размножения. Но это лишь одно из многих преимуществ мультиплексной активации, – говорит Ци.

«Наличие гораздо более рационального процесса мультиплексной активации может обеспечить значительный прорыв. Например, мы с нетерпением ждем возможности использования этой технологии для более эффективного и действенного скрининга генома на гены, которые могут помочь в борьбе с изменением климата и глобальным голодом. Мы можем проектировать, настраивать и отслеживать активацию генов с помощью этой новой системы в более крупном масштабе для выявления важных генов, и это будет очень полезным для открытий и трансляционной науки в растениях »

.

Поскольку CRISPR обычно называют «молекулярными ножницами», которые могут разрезать ДНК, эта система активации использует деактивированный CRISPR-Cas9, который может только связываться. Без возможности разрезания система может сосредоточиться на рекрутировании белков активации для конкретных представляющих интерес генов путем связывания вместо этого с определенными сегментами ДНК.

Ци также протестировал свой вариант CRISPR-Cas9 для SpRY, который значительно расширяет круг объектов для активации, а также деактивированную форму своей недавней системы CRISPR-Cas12b, чтобы продемонстрировать универсальность между системами CRISPR. Это показывает большой потенциал расширения для мультиплексной активации, которая может изменить способ работы геномной инженерии.

«Люди всегда говорят о том, что у людей есть потенциал, если вы можете развивать и развивать их природные таланты», – говорит Ци. «Эта технология интересна для меня, потому что мы продвигаем то же самое в отношении растений – как вы можете повысить их потенциал, чтобы помочь растениям делать больше с их естественными способностями? Это то, что может сделать мультиплексная активация генов, и она дает нам так много новых возможностей для селекции и улучшения сельскохозяйственных культур "