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I ricercatori ricombinano gli interi cromosomi con la tecnologia di CRISPR/Cas

Le forbici molecolari di CRISPR/Cas funzionano come uno strumento chirurgico fine e possono essere usate per modificare le informazioni genetiche in impianti. I gruppi di ricerca del professor Holger Puchta dell'istituto di tecnologia di Karlsruhe (KIT) e del professor Andreas Houben dall'istituto di Leibniz della ricerca di genetica del vegetale e della pianta coltivata (IPK) in Gatersleben ora sono stati i primi non solo per scambiare i singoli geni, ma per ricombinare gli interi cromosomi con la tecnologia di CRISPR/Cas. In questo modo, i beni desiderati possono combinarsi in ventrigli. Il loro lavoro facendo uso dell'impianto del modello del crescione del thale è riferito negli impianti della natura. (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0663-x)

Per le migliaia di anni, gli esseri umani hanno approfittato del fatto che il materiale genetico degli organismi cambia da evoluzione. Coltivano i ventrigli che producono i rendimenti di livello, sono aromatiche o resistenti contro le malattie, i parassiti e le condizioni climatiche estreme. A questo fine, scelgono gli impianti con i vari beni favorevoli e li incrociano. Questo approccio, tuttavia, è molto che richiede tempo. Inoltre, è impossible da impedire i tratti svantaggiosi entrare negli impianti.

Il professor Holger Puchta del biologo molecolare studia come gli impianti possono essere coltivati più rapidamente e più precisamente. Per il suo progetto di CRISBREED, ha ricevuto un Grant avanzato del consiglio della ricerca europeo (ERC) nella quantità di EUR 2,5 milioni. Holger Puchta è considerato un pioniere di modificare del genoma. Usa le forbici molecolari specificamente per modificare il DNA (acido desossiribonucleico) che porta le informazioni genetiche in ventrigli. Con l'aiuto di questa tecnologia di CRISPR/Cas, i geni possono essere eliminati facilmente, inseriti, o essere scambiati. CRISPR/Cas corrisponde ad una determinata sezione sul DNA (CRISPR - brevi ripetizioni palindromiche regolarmente ragruppate di Interspaced) e su un enzima (Cas) che riconosce questa sezione e taglia il DNA precisamente a questo punto. I ventrigli prodotti modificando del genoma non contengono alcun DNA, che sia perché non devono essere uguagliati con gli organismi geneticamente modificati classici.

Primo scambio di armi fra i cromosomi

All'interno di CRISBREED, i ricercatori della presidenza per biologia molecolare e la biochimica dell'istituto botanico del KIT intestato dal professor Holger Puchta, in collaborazione con il professor Andreas Houben da IPK, Gatersleben, ora hanno raggiunto il primo progresso decisivo nel usando le forbici molecolari di CRISPR/Cas: Per la prima volta, hanno scambiato le armi fra i cromosomi dell'impianto del modello del crescione del thale (thaliana di Arabidopsis) con l'aiuto della proteina Cas9 che proviene dal batterio di staphylococcus aureus. “Il genoma consiste di un certo numero di cromosomi, su cui i diversi geni sono sistemati nell'ordine fisso,„ Puchta spiega. “Finora, CRISPR/Cas ha permesso alle modifiche di singoli geni soltanto. Ora, possiamo modificare e ricombinare gli interi cromosomi.„ Questi cromosomi novelli sono poi ereditabili.

I risultati presentati negli impianti della natura promettono di provocare i vantaggi importanti per coltivazione: È generalmente difficile da combinare i beni positivi e da eliminare i beni negativi allo stesso tempo, perché i geni decisivi sono sistemati spesso molto nella grande prossimità sullo stesso cromosoma e sono trasmessi insieme. Tramite lo scambio di armi fra i cromosomi, questi beni possono ora essere separati.

Ora abbiamo la possibilità specificamente per gestire la modifica dei cromosomi e per rinforzare o allentare i collegamenti fra i beni. Questa ristrutturazione controllata del genoma rivoluzionerà la coltivazione futura.„

Il professor Holger Puchta, l'istituto botanico del KIT

Source:
Journal reference:

Beying, N., et al. (2020) CRISPR–Cas9-mediated induction of heritable chromosomal translocations in Arabidopsis. Nature Plants. doi.org/10.1038/s41477-020-0663-x.