Команде из Центра инженерии генома при Институте фундаментальных исследований (IBS) удалось отредактировать два гена, влияющих на содержание жира в соевом масле, с помощью новой технологии CRISPR-Cpf1: альтернативы более широко используемый инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9. Результаты этого нового метода редактирования генов растений, примененного к генам сои и дикого табака, опубликованы в Nature Communications.
CRISPR-Cas9 - система редактирования генов третьего поколения, широко используемая в биологических лабораториях по всему миру. Он содержит белки, называемые Cas9, которые действуют как «генные ножницы», и CRISPR-РНК (crРНК), которые направляют «ножницы» для редактирования ДНК в нужном положении.
Ранее ученые IBS использовали Cpf1, альтернативу Cas9, для редактирования клеток ДНК человека. На этот раз та же исследовательская группа занялась редактированием генов растений и успешно внедрила комплекс CRISPR-Cpf1 в растительные клетки.
Биологи IBS разработали CRISPR-Cpf1, чтобы разрезать два гена FAD2 в соевых бобах. Эти гены являются частью пути превращения жиров: олеиновой кислоты в полиненасыщенную линолевую кислоту. Путем мутации генов FAD2 процент олеиновой кислоты в семенах сои увеличивается, что приводит к более здоровому маслу.
Команда также подтвердила, что CRISPR-Cpf1 не вырезал нецелевые участки в геноме сои. Результаты показывают, что CRISPR-Cpf1 является высокоэффективным методом. Кроме того, этот метод на 100% не содержит ДНК. Он исключает введение чужеродной ДНК за счет использования химически синтезированной crРНК. Это устраняет риск наличия остаточной чужеродной ДНК, такой как ДНК, используемая в качестве матрицы для синтеза РНК.
Ученые IBS также обнаружили по крайней мере три преимущества CRISPR-Cpf1 по сравнению с CRISPR-Cas9: метод CRISPR-Cpf1 имеет более короткие crРНК, поэтому РНК можно синтезировать химическим путем; CRISPR-Cpf1 создает более крупные делеции (7 пар оснований) в гене-мишени, что хорошо для полной неработоспособности гена; и тип расщепления, оставленный Cpf1, может помочь в дальнейших процессах редактирования генов.
«CRISPR-Cpf1 можно использовать в качестве нового инструмента для разработки культур с добавленной стоимостью, таких как новый сорт соевых бобов с пониженным содержанием ненасыщенных жиров», - объясняет профессор КИМ Джин-Су.