Muchos estudios genéticos y de mejoramiento han demostrado que las mutaciones puntuales e indeles (inserciones y deleciones) pueden alterar los rasgos de élite en las plantas de cultivo.

por la Academia China de Ciencias

Aunque la reparación dirigida por homología iniciada por nucleasas (HDR) puede generar tales cambios, está limitada por su baja eficiencia. Los editores básicos son herramientas robustas para crear transiciones básicas, pero no transversiones, inserciones o eliminaciones. Por lo tanto, existe una necesidad apremiante de nuevos enfoques de ingeniería del genoma en las plantas.

David R. Liu y sus colegas de la Universidad de Harvard desarrollaron un nuevo enfoque de edición del genoma, la edición principal, que utiliza proteínas de fusión transcriptasa inversa (RT) de Cas9 nickase (H840A) diseñadas junto con un ARN guía de edición principal (pegRNA) que codifica el deseado editar en células humanas.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Gao Caixia del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China informó la optimización de un sistema de edición principal (sistema PPE) para crear mutaciones puntuales deseadas , inserciones y deleciones en dos cereales principales cultivos, a saber, arroz y trigo. Los componentes principales de un sistema de PPE son una proteína de fusión Casase nickase-RT y un pegRNA.

Utilizando el sistema PPE, estos investigadores produjeron los 12 tipos de sustituciones de bases únicas, así como mutaciones de puntos múltiples e inserciones y deleciones de ADN pequeñas en 9 sitios de arroz y siete de trigo en protoplastos, con eficiencias de hasta 19.2%. La eficacia del PPE se vio fuertemente afectada por la longitud del sitio de unión del cebador (PBS) y la plantilla RT.

Aunque los subproductos (efectos fuera del objetivo) fueron generados por el sistema PPE, pueden reducirse optimizando la longitud de la plantilla RT. Además, al usar un sistema de PPE optimizado para plantas, descubrieron que la RT original podría ser reemplazada por CaMV-RT (del virus del mosaico de la coliflor) y RT derivada de los troncos (de E. coli BL21). La eficiencia de edición principal también se mejoró en algunos objetivos al usar su PPE-Ribozyme (PPE-R) y al incubar a 37 C.

Además, Gao y sus colaboradores pudieron crear plantas de arroz mutantes estables que llevaban mutaciones de punto G a T , sustituciones multinucleotídicas y una serie de deleciones de 6 nt deseadas, con una eficiencia de producción mutante cercana al 22%. Es de destacar que estos tres tipos de mutación son muy difíciles de producir con las herramientas de edición actuales.

«Aunque la eficiencia del sistema PPE es menor que la de los editores base , sigue siendo una herramienta nueva y atractiva para crear los 12 tipos de mutación de un solo punto, mezclas de diferentes sustituciones e inserciones y eliminaciones. El sistema tiene un gran potencial. para el fitomejoramiento y la investigación genómica funcional «, dijo el Dr. Gao.

El artículo científico , titulado «Edición del genoma principal en arroz y trigo», se publicó en Nature Biotechnology el 16 de marzo de 2020.

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