Новый CRISPR-метод позволяет редактировать сотни генов дрожжей одновременно
Генетики из Института Висса Гарвардского университета под руководством Джорджа Черча представили в Nature Biotechnology высокопроизводительный CRISPR-Cas9-метод для точного редактирования генома пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae).
Суть метода:
- Исследователи создали стабильные внехромосомные ДНК-молекулы (guide+donor), которые физически связывают сингл-направляющую РНК (sgRNA) и матрицу-донора для репарации (HDR).
- Это позволяет в одной реакции сконструировать библиотеки сотен вариантов гена и доставить их в популяцию дрожжевых клеток массово.
- Эффективность редактирования составляет 80–100%.
Преимущества:
- Метод решает проблему поштучного удаления генов и оставления нежелательных модификаций в геноме.
- Позволяет моделировать в дрожжах не только полные делеции, но и точечные мутации человека (замены, вставки или удаления отдельных нуклеотидов), которые часто ассоциированы с заболеваниями.
Доказательство концепции:
- Исследование гена SGS1: Команда создала библиотеку вариантов гена ДНК-хеликазы SGS1. Обработав популяцию клеток токсичным реагентом, повреждающим ДНК, и просеквенировав ДНК выживших, они выявили мутации, нарушающие жизненно важные для репарации функции фермента.
- Исследование семейства smORF-генов: Методом были одномоментно удалены 315 членов плохо изученного семейства генов, кодирующих малые открытые рамки считывания (smORFs). Анализ выживаемости клеток в условиях стресса позволил определить новые, важные функции для конкретных smORF.
Перспективы:
- Исследование функций генов и крупных генных семейств.
- Изучение некодирующих последовательностей для понимания регуляции генов и биологии хромосом.
- Синтетическая биология: конструирование дрожжевых штаммов с заданными метаболическими и промышленно полезными свойствами.
- Исследование патогенных дрожжей для поиска генов, влияющих на их инфекционные свойства.