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Os pesquisadores recombine cromossomas inteiros com tecnologia de CRISPR/Cas

As tesouras moleculars de CRISPR/Cas funcionam como um instrumento cirúrgico fino e podem ser usadas para alterar a informação genética nas plantas. As equipas de investigação de professor Holger Puchta do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (JOGO) e de professor Andreas Houben do instituto de Leibniz da pesquisa da genética de planta e da planta de colheita (IPK) em Gatersleben têm sido agora as primeiras para trocar não somente únicos genes, mas para recombine cromossomas inteiros com a tecnologia de CRISPR/Cas. Desta maneira, as propriedades desejadas podem ser combinadas nas colheitas. Seu trabalho que usa a planta do modelo do agrião do thale é relatado em plantas da natureza. (DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0663-x)

Para milhares de anos, os seres humanos aproveitaram-se do facto que o material genético dos organismos muda pela evolução. Cultivam as colheitas que produzem rendimentos da elevação, são aromáticos ou resistentes contra doenças, pragas, e circunstâncias climáticas extremas. Com esta finalidade, escolhem plantas com várias propriedades favoráveis e cruzam-nas. Esta aproximação, contudo, é muito demorada. Além disso, é impossível impedir que os traços desvantajosos entrem nas plantas.

O professor Holger Puchta do biólogo molecular estuda como as plantas podem ser cultivadas mais rapidamente e mais precisamente. Para seu projecto de CRISBREED, recebeu um Grant avançado do Conselho de Pesquisa europeu (ERC) na quantidade de EUR 2,5 milhões. Holger Puchta é considerado um pioneiro da edição do genoma. Usa tesouras moleculars para alterar especificamente o ADN (ácido deoxyribonucleic) que leva a informação genética nas colheitas. Com a ajuda desta tecnologia de CRISPR/Cas, os genes podem ser removidos, introduzido, ou trocado facilmente. CRISPR/Cas representa uma determinada secção no ADN (CRISPR - repetições palíndromas curtos regularmente aglomeradas de Interspaced) e em uma enzima (Cas) que reconheça esta secção e corte o ADN precisamente neste momento. As colheitas produzidas pela edição do genoma não contêm nenhum ADN, que for porque não deve ser igualada com os organismos genetically alterados clássicos.

Primeira troca dos braços entre cromossomas

Dentro de CRISBREED, os pesquisadores da cadeira para a biologia molecular e a bioquímica do instituto botânico do JOGO dirigido pelo professor Holger Puchta, em colaboração com o professor Andreas Houben de IPK, Gatersleben, têm conseguido agora o primeiro progresso decisivo em usar as tesouras moleculars de CRISPR/Cas: Pela primeira vez, trocaram os braços entre cromossomas da planta do modelo do agrião do thale (thaliana de Arabidopsis) com a ajuda da proteína Cas9 que origina do estafilococo - bactéria áurea. “O genoma consiste em um determinado número de cromossomas, em que os genes individuais são arranjados em pedido fixo,” Puchta explica. “Até agora, CRISPR/Cas permitiu alterações de únicos genes somente. Agora, nós podemos alterar e recombine cromossomas inteiros.” Estes cromossomas novos são então hereditários.

Os resultados apresentados em plantas da natureza prometem conduzir às vantagens principais para o cultivo de colheita: É geralmente difícil combinar propriedades positivas e eliminar ao mesmo tempo propriedades negativas, porque os genes decisivos são arranjados frequentemente muito na grande proximidade no mesmo cromossoma e transmitidos junto. Pela troca dos braços entre cromossomas, estas propriedades podem agora ser separadas.

Nós temos agora a possibilidade controlar especificamente a alteração dos cromossomas e reforçar ou afrouxar as relações entre propriedades. Esta reestruturação controlada do genoma revolucionará o cultivo de colheita futuro.”

Professor Holger Puchta, o instituto botânico do JOGO

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.