在Nature Plants 的一項研究中,馬里蘭大學(xué) (UMD) 植物科學(xué)副教授 Yiping Qi 在植物中引入了一種新的改進的 CRISPR 3.0 系統(tǒng),專注于基因激活而不是傳統(tǒng)的基因編輯。第三代 CRISPR 系統(tǒng)專注于多重基因激活,這意味著它可以同時增強多個基因的功能。據(jù)研究人員稱,該系統(tǒng)的激活能力是當(dāng)前最先進的 CRISPR 技術(shù)的四到六倍,同時顯示出多達七個基因的高精度和效率。雖然 CRISPR 以其基因編輯能力而聞名,它可以敲除不需要的基因,但激活基因以獲得功能對于為未來創(chuàng)造更好的植物和作物至關(guān)重要。
“雖然我的實驗室之前已經(jīng)生產(chǎn)了用于同時基因編輯 [多重編輯] 的系統(tǒng),但編輯主要是為了改善作物的功能損失,”齊解釋說。“但如果你仔細想想,這種策略是有限的,因為沒有無窮無盡的基因可以關(guān)閉,實際上仍然可以獲得一些有價值的東西。從邏輯上講,這是一種非常有限的設(shè)計和培育更好特性的方法,而植物可能已經(jīng)進化出不同的通路、防御機制和特性,只需要加強。通過激活,您可以真正提升通路或增強現(xiàn)有能力,甚至實現(xiàn)新功能。而不是關(guān)閉事物,您可以利用基因組中已經(jīng)存在的功能,并增強你所知道的有用的東西。”
在他的新論文中,Qi 和他的團隊在水稻、西紅柿和擬南芥(最受歡迎的模式植物物種,通常稱為石蒜)中驗證了 CRISPR 3.0 系統(tǒng)。該團隊表明,您可以同時激活多種基因,包括加快開花速度以加快育種過程。但這只是多重激活的眾多優(yōu)勢之一,齊說。
“擁有一個更加簡化的多重激活過程可以提供重大突破。例如,我們期待使用這項技術(shù)更有效地篩選基因組,以尋找有助于應(yīng)對氣候變化和全球饑餓的基因。我們可以使用這個新系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)設(shè)計、定制和跟蹤基因激活,以篩選重要的基因,這將非常有助于植物的發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)化科學(xué)。”
由于 CRISPR 通常被認為是可以切割 DNA 的“分子剪刀”,因此該激活系統(tǒng)使用了只能結(jié)合的失活 CRISPR-Cas9。在沒有切割能力的情況下,該系統(tǒng)可以通過與某些 DNA 片段結(jié)合來專注于為特定感興趣的基因募集激活蛋白。Qi 還測試了他的 CRISPR-Cas9 的 SpRY 變體,該變體極大地擴大了激活目標的范圍,以及他最近的 CRISPR-Cas12b 系統(tǒng)的失活形式,以顯示跨 CRISPR 系統(tǒng)的多功能性。這顯示了擴展多重激活的巨大潛力,這可以改變基因組工程的工作方式。
標簽: UMD
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