Chỉnh sửa gen có tính chất “multiplex” đối với “starch branching enzyme genes” cây lúa

 Chỉnh sửa gen có tính chất “multiplex” đối với “starch branching enzyme genes” cây lúa

Nguồn: Sudip Biswas, Oneida Ibarra, Mariam Shaphek, Marco Molina-Risco, Mayra Faion-Molina, Marcela Bellinatti-Della Gracia, Michael J. Thomson,E ndang M. Septiningsih. 2022. Increasing the level of resistant starch in ‘Presidio’ rice through multiplex CRISPR–Cas9 gene editing of starch branching enzyme genes. The Plant Genome 2022:e2025; First published: 17 June 2022; https://doi.org/10.1002/tpg2.20225

 

 

Cây lúa (Oryza sativa L.) là nguồn cung cấp tinh bột tuyệt vời, bao gồm amylopectin và amylose. Tính trạng RS (resistant starch) là một sản phẩm tinh bột rất dễ tiêu hóa và được hấp thu trong dạ dày hoặc ruột non. Những loài mễ cốc có RS cao, có thể là kết quả thuận lợi để cải thiện sức khỏe con người, làm giảm rủi ro bệnh mãn tính bởi hệ tiêu hóa. Người ta ghi nhận rằng: thông quan đột biến nhân tạo bằng phương pháp hóa học và và kỹ thuật sử dụng phân tử RNA can thiệp cho thấy: các phân tử SBEs (starch branching enzymes) có vai trò rất quan trọng trong mức độ cao hơn của tính trạng RS của loài cây trồng thuộc mễ cốc. Theo kết quả nghiên cứu này, người ta sử dụng phương pháp multiplex thông qua hệ thống CRISPRCas9 trong chỉnh sửa gen nhằm mục đích chỉnh sửa đồng thời một lúc 4 gen  SBE của hệ gen cây lúa, sử dụng tRNA nội sinh  phục vụ  việc biểu hiện phân tử single-guide RNAs (sgRNAs) đánh dấu đích đến của 4 gen này. Vector được thiết kế mang CRISPR–Cas9 với 4 gen SBE và sgRNAs, chúng được chuyển nạp vào trong giống lúa trồng Hoa Kỳ tên là Presidio, thông qua kỹ thuật chuyển nạp gián tiếp nhờ vi khuẩn Agrobacterium. NHững đột biến mang tính chất knockout được xác định tại tất cả 4 gen SBE thông qua 8 cây T₀ . Dòng T₁ không có transgene với những tổ hợp khác nhau của gen SBE bị xử lý cũng được phân lập, kết quả cho nhiều dòng SBE-edited biểu hiện sự tăng lên đáng kể RS đến mức 15% cao hơn giống nguyên thủy (WT) là Presidio. Cho dù có nhiều cố gắng sau đó, nhưng người ta cần phải cố định được tất cả những  alen đột biến ấy như trạng thái đồng hợp tử, kết quả minh chứng được khả năng thực hiện multiplex (thực hiện chỉnh sửa gen cùng một lúc) nội dung genome editing  để phát triển dòng lúa có hàm lượng RS cao.

Xem https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/tpg2.20225

 

Hình: Những vùng đích của phân tử guide RNA (gRNA), 4 gen STARCH BRANCING ENZYME (SBE), phân tử transfer RNA (tRNA) – trong vector mang phân tử single-guide RNA (sgRNA) đến gen SBE in vitro.