Учёные разработали новый инструмент для точной вставки больших фрагментов ДНК
Группа Гао Цайся из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук разработала новую технологию редактирования генома, которая обеспечивает эффективную и точную направленную вставку больших сегментов ДНК в растениях.
Новая технология, названная PrimeRoot (prime editing-mediated recombination of opportune targets), объединяет оптимизированный редакторный белок двойного действия ePPE, ранее опубликованный группой, с высокоэффективной тирозин-специфичной рекомбиназой Cre. Она позволяет осуществлять одноэтапную, точную направленную вставку больших сегментов ДНК в рис и кукурузу с эффективностью до 6% и была успешно использована для вставки сегментов размером до 11.1 т.п.н. (килобаз).
Результаты опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
По сравнению с традиционной неточной стратегией негомологичного соединения концов, PrimeRoot значительно повысила эффективность вставки длинных сегментов ДНК размером 5 т.п.н. и более. При этом события вставки являются полностью точными и предсказуемыми.
В исследовании учёные продемонстрировали два конкретных применения технологии PrimeRoot:
- Вставка промотора актина (1.4 т.п.н.) перед эндогенным геном OsHPPD для регуляции его экспрессии.
- Точная вставка гена устойчивости к пирикуляриозу риса pigmR в предсказанный безопасный участок генома для быстрой селекции на устойчивость к болезням.
Для повышения эффективности PrimeRoot исследователи создали в рисе систему последовательной трансформации. Эта система дополнительно повысила эффективность редактирования в 2–4 раза по сравнению с одноэтапной трансформацией, достигнув эффективности:
- до 8.3% для вставки промотора актина (1.4 т.п.н.),
- до 6.3% для вставки всей экспрессионной рамки гена pigmR (4.9 т.п.н.).
Эта технология предоставляет мощную техническую поддержку для молекулярной селекции растений и исследований в области синтетической биологии растений.