El sistema CRISPR-Cas9 les ha dado a los investigadores el poder de editar con precisión genes seleccionados. Ahora, los investigadores lo han usado para desarrollar una tecnología que pueda apuntar a cualquier gen en la levadura Saccharomyces cerevisiae y apáguelo eliminando letras individuales de su secuencia de ADN.
Tal ingeniería a escala del genoma, en contraste con las estrategias tradicionales que solo se dirigen a un solo gen o un número limitado de genes, permite a los investigadores estudiar el papel de cada gen individualmente, así como en combinación con otros genes. Tambiénpodría ser útil para la industria, donde S. cerevisiae se usa ampliamente para producir etanol, productos químicos industriales, lubricantes, productos farmacéuticos y más.
Comprender y optimizar el genoma podría crear cepas de levadura con mayor productividad, dijo el líder del estudio Huimin Zhao, profesor de ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Illinois y miembro del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la U. de IEl grupo de Zhao publicó los nuevos hallazgos en la revista Biotecnología de la naturaleza .
"Queremos utilizar microorganismos como fábricas celulares para producir valiosos productos químicos y biocombustibles", dijo Zhao. "La escala que hemos demostrado en este estudio no tiene precedentes. CRISPR se ha utilizado para introducir mutaciones puntuales, por ejemplo, para abordar la genéticaenfermedades, pero la levadura Saccharomyces tiene alrededor de 6,000 genes, y queremos poder eliminar cada uno de estos genes de forma iterativa y descubrir cómo afectan la producción de un compuesto objetivo ".
Los investigadores producen levadura "inactiva", donde un gen ha sido eliminado o "eliminado", para estudiar cómo cada gen contribuye a la función de la célula. Cuando se encuentra una mutación beneficiosa, pueden criar levadura selectivamente conesa característica. Los métodos principales para producir levadura knockout eliminan la totalidad del gen objetivo. Esto crea problemas involuntarios, dijo Zhao, porque muchos genes se superponen entre sí. La eliminación de un gen también elimina porciones de otras, afectando múltiples funciones y dificultando a los investigadorespara aislar verdaderamente los efectos de un solo gen.
Cada letra en una secuencia de ADN corresponde a una base, los bloques de construcción que forman las cadenas de ADN. El grupo de Zhao aprovechó la precisión del sistema CRISPR-Cas9 para crear una técnica que les permita eliminar solo una base en la secuencia de ADN de un genDado que una célula "lee" el ADN tres bases a la vez, esto cambia el marco de lectura y elimina el gen. Los genes que se superponen con el editado permanecen sin cambios y funcionales.
"Podemos introducir un solo cambio de base en todo el cromosoma. Eso produce una alteración mínima en la función de los genes vecinos, por lo que podemos estudiar qué tan importante es el gen en su contexto celular. Ese tipo de precisión no ha sidologrado antes ", dijo Zhao.
Su técnica, denominada CRISPR / Cas9 y la ingeniería asistida por escala del genoma asistida por reparación dirigida por homología o CHAnGE, tiene las ventajas de ser rápida, eficiente y de bajo costo, además de su precisión. El grupo de Zhao desarrolló una biblioteca de levadura knockout, uno para cada gen en el genoma de S. cerevisiae, y lo están poniendo a disposición de otros investigadores por una tarifa de manejo de $ 50.
"En el pasado, los equipos de personas pasaban varios años tratando de eliminar todos los genes de una levadura. Con CHAnGE, una persona puede generar una biblioteca de mutantes de levadura que cubre todo el genoma en aproximadamente un mes", dijo Zhao.
El grupo de Zhao está trabajando para desarrollar bibliotecas para otros tipos de levadura, incluidas las que producen lípidos utilizados en lubricantes, biocombustibles y otras aplicaciones industriales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Liz Ahlberg Touchstone. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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