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Seis novas variantes para CRISPR-Cas12a em plantas, expansão da engenharia do genoma

Traduzido de Science Daily
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Em uma nova postagem no Comunicações da natureza, Professor Associado de Ciências Vegetais da Universidade de Maryland Yiping Qi continua a inovar na edição e engenharia do genoma vegetal, com o objetivo final de melhorar a eficiência da produção de alimentos. Seu trabalho recente fornece seis novas variantes de CRISPR-Cas12a que nunca foram testadas em plantas antes, primeiro testando-as no arroz como a principal cultura mundial. Além de permitir um escopo muito mais amplo de alvos de edição de genes em potencial, essas novas ferramentas podem editar muitos locais diferentes no genoma de uma só vez, ou até mesmo suprimir a expressão do gene para atenuar características indesejáveis. Essas ferramentas com patente pendente expandem muito o escopo do que o CRISPR-Cas12a pode fazer nas plantas, o que pode ajudar a produzir alimentos de forma mais eficiente para alimentar uma população mundial em crescimento.

“Estamos entusiasmados com este documento porque contribuímos com duas descobertas importantes”, disse Qi. “Primeiro, relatamos várias ferramentas Cas12a com recursos de edição de genoma em plantas pela primeira vez, e encontramos uma [Mb2Cas12a] o que expande muito o intervalo de segmentação de Cas12a. Em segundo lugar, desenvolvemos um sistema muito eficiente que pode editar muitos sites diferentes ao mesmo tempo. [multiplexed editing], e isso nos permite editar 16 genes diferentes no arroz em uma única geração. “

Como Qi explica, Cas12a (como outros sistemas CRISPR) tem sido tipicamente ligado para atingir uma sequência curta específica de DNA conhecida como sequência PAM. A sequência PAM é o que os sistemas CRISPR costumam usar para identificar onde possivelmente fazer seus cortes moleculares no DNA. No entanto, a nova variante Mb2Cas12a introduzida por Qi funciona sob requisitos PAM relaxados, ampliando o escopo do que pode ser direcionado para edição, como o laboratório de Qi fez recentemente para CRISPR-Cas9.

Além dessa descoberta, o sistema de edição multiplexado introduzido para Cas12a em plantas fornece estratégias específicas para editar com eficiência vários locais em todo o genoma de uma vez. Para esta prova de conceito, a equipe de Qi primeiro mirou em seis locais diferentes no genoma para melhorar o rendimento do arroz e a resistência a doenças. Mas quando isso deu certo, a equipe não parou por aí.

“Eu queria adicionar mais alvos para ver se há algum limite”, explica Qi. “Então, adicionamos mais 10 e tentamos atingir 16 sites, e descobrimos que, em quase todos os cromossomos de arroz, tínhamos uma eficiência surpreendentemente alta com todos os sites editados de uma vez em uma geração. E isso nem mesmo representa o limite superior nível. necessariamente, mas é o maior número de genes em uma planta que já foi registrado como sendo editado de uma vez em uma geração para Cas12a. “

Este sistema tem implicações importantes para a criação de precisão e eficiência da produção de alimentos, diz Qi. “Para reprodução de precisão, quantos genes você pode editar de uma vez é muito importante na prática, porque você pode direcionar qualquer coisa e realmente personalizar o produto. Nós nos concentramos na resistência a doenças e no desempenho, mas você pode adicionar mais recursos, como eficiência no uso de nitrogênio , recursos de resiliência climática, como tolerância à temperatura e muito mais. É realmente um sistema robusto. “

Qi está atualmente trabalhando para examinar os efeitos da edição de mais genes de uma vez com requisitos de local de destino mais relaxados. Mas, além dessas contribuições, este artigo também demonstrou a utilidade do Cas12a como um repressor de gene sintético na planta modelo Arabidopsis como outra ferramenta para a engenharia do genoma.

“Você pode regular a ativação ou repressão de certos genes usando CRISPR não como uma ferramenta de corte, mas como uma ferramenta de ligação para atrair ativadores ou repressores para induzir ou suprimir a expressão do gene para criar características desejáveis. Neste caso, Cas12a atua como uma cola. Não é como uma tesoura. Uma forma inativada de Cas12a é usada para inativar a expressão de outros genes. É uma ótima nova ferramenta para a indústria e pesquisas futuras. “

Trabalhos futuros expandirão essas ferramentas para além do arroz e da Arabidopsis, e para todos os tipos de plantas e safras. “Esse tipo de tecnologia ajuda a aumentar a produtividade das plantações e alimenta de forma sustentável uma população crescente em um mundo em mudança”, disse Qi. “Estou muito satisfeito em continuar expandindo os impactos das tecnologias CRISPR.”

Fonte da história:

Materiais fornecido por Universidade de Maryland. Original escrito por Samantha Watters. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

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