Chỉnh sửa gen cây đậu phụng thông qua CRISPR/nCas9

 Chỉnh sửa gen cây đậu phụng thông qua CRISPR/nCas9

Nguồn: Anjanasree K Neelakandan, Binita Subedi, Sy M Traore, Papias Binagwa, David A Wright, Guohao He. 2022. Base Editing in Peanut Using CRISPR/nCas9. Front Genome Ed.; 2022 May 12; 4:901444.  doi: 10.3389/fgeed.2022.901444. 

 

Đậu phụng (Arachis hypogaea L.), loài cây họ Đậu có bộ nhiễm sắc thể tứ bội (allotetraploid) thuộc họ Fabaceae. Cây phát triển tốt ở vùngnhiệt đới và cận nhiệt đới. Cây được xem như loài cho dầu thực vật triển vọng của thế giới. Gia tăng hàm lượng oleic acid trở thành mục tiêu chủ yếu trong cải tiến gio61mng đậu phụng hiện nay, bởi vì dầu đậu phụng có lợi cho sức khỏe làm giảm cholesterol trong màu, biểu thị tính chất antioxidant và nhiều tiện ích trong công nghệ ví dụ như “shelf life” rất lâu. Chạy trình tự hệ gen đậu phụng cho kết quả gen đồng dạng AhFAD2A và AhFAD2B mã hóa Fatty Acid Desaturase2 (FAD2), enzyme này có chức năng xúc tác sự chuyển hóa của oleic acid mang tính chất “monounsaturated” thành ra linoleic acid mang tính chất “polyunsaturated”. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các đột biến dịch khung (frameshift) hoặc “stop codon” trong gen FAD2 dẫn đến hàm lượng oleic acid cao hơn trong dầu đậu phụng. Theo nghiên cứu này, 2 vectors biểu hiện là pDW3873 và pDW3876, được thiết kế với cấu trúc sử dụng Cas9 được dung hợp đến những deaminases khác nhau, mà deaminases như vậy được xét nghiệm như công cụ làm kích thích “đột biến điểm” trong promoter và trong trình tự mật mả di truyền của gen AhFAD2. Cả hai “constructs” mang biến thể đơn “nuclease null variant”, nCas9 D10A, đến vị trí PmCDA1 cytosine deaminase được dunhg hợp tại gốc C (pDW3873) trong khi rAPOBEC1 deaminase và uracil glycosylase inhibitor (UGI) được dung hợp tại gốc N và gốc C, theo thứ tự (pDW3876). Ba gRNAs được dòng hóa một cách độc lập trong cả hai constructs. Chức năng và hiệu quả được người ta đánh giá tại 3 vị trí đích của gen AhFAD2. Cả hai constructs tiến hành hoạt động chỉnh sửa base, trong đó, cytosine được thay bằng thymine hoặc các bases khác trong cửa sổ chỉnh sửa gen đích. Vector pDW3873 có hiệu quả cao hơn so với pDW3876. Như vậy, pDW3873 là editor tốt hơn trong chỉnh sửa gen của hệ gen cây đậu phụng. Đây là bước quan trọng trong nội dung tạo đột biế có chủ đích vào các giống ưu việt có thể mất 15 năm làm ra công cụ ấy tạo thuận lợi cho nhà chọn giống đậu phụng, nông dân, công nghệ và người tiêu dùng.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35647579/

 

Hình: Vectors và vùng đích của chỉnh sửa gen trong nghiên cứu này.