Учёные оптимизировали прайм-редактирование для риса и пшеницы
Существующие методы редактирования генома растений имеют ограничения: редактирование с помощью нуклеаз и репарации по гомологии (HDR) отличается низкой эффективностью, а базовые редакторы не могут создавать трансверсии, инсерции или делеции.
Исследовательская группа под руководством профессора Гао Цайся из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук сообщила об оптимизации системы прайм-редактирования (PPE system) для создания целевых точечных мутаций, вставок и делеций у риса и пшеницы. Основные компоненты системы — это слитый белок Cas9-никаза-обратная транскриптаза (RT) и pegРНК.
С помощью этой системы учёные получили в протопластах все 12 типов однонуклеотидных замен, а также множественные точечные мутации и небольшие инсерции/делеции в 9 локусах риса и 7 локусах пшеницы с эффективностью до 19.2%. Эффективность сильно зависела от длины сайта связывания праймера (PBS) и RT-матрицы.
Побочные продукты редактирования (офф-таргет эффекты) можно было уменьшить, оптимизируя длину RT-матрицы. Кроме того, в оптимизированной для растений системе оригинальную обратную транскриптазу можно заменить на CaMV-RT (из вируса мозаики цветной капусты) или ретрон-производную RT (из E. coli BL21). Эффективность также повышалась при использовании системы PPE-Ribozyme (PPE-R) и инкубации при 37 °C.
Также исследователям удалось получить стабильные мутантные растения риса, несущие G-to-T замены, мультинуклеотидные замены и целевые делеции размером 6 н.т., с эффективностью получения мутантов, приближающейся к 22%. Эти три типа мутаций крайне сложно получить с помощью существующих редакторов.
«Хотя эффективность системы PPE ниже, чем у базовых редакторов, это всё равно привлекательный новый инструмент для создания всех 12 типов точечных мутаций, их комбинаций, а также инсерций и делеций. Система имеет большой потенциал для селекции растений и функциональных геномных исследований», — заявила доктор Гао.
Научная статья «Prime genome editing in rice and wheat» была опубликована в журнале Nature Biotechnology 16 марта 2020 года.