Геномный скальпель сделал эукариотическую водоросль генератором биотоплива

Исследователи из Института биоэнергетики и биопроцессов Циндао (QIBEBT) Китайской академии наук (CAS) прооперировали одноклеточную водоросль для удаления несущественных генов с помощью метода геномного скальпеля. Цель — создать организм, который будет производить биотопливо из CO2 с максимальной эффективностью.

Ученые из Китая выделили 100-килобазный геном из одного типа нефтедобывающих микроводорослей, удалив гены, которые не нужны для его функционирования. Тем самым они создали «скальпель генома», который может быстро обрезать геномы микроводорослей.

Полученные микроводоросли с «минимальным геномом» потенциально пригодятся в качестве модельного организма для дальнейшего изучения молекулярной и биологической функции каждого гена.

Исследование опубликовано в The Plant Journal.

Создание «минимального генома» — генома, лишенного всех дублированных или явно нефункциональных «мусорных генов» — полезно для исследования фундаментальных вопросов о генетической функции и для проектирования клеточных фабрик, производящих ценные соединения.

Такие минимальные геномы созданы для простых организмов, но редко для эукариотических организмов, включая водоросли или растения. У высших эукариот мусорные области могут занимать до 70% генома. Удаление того, что только кажется нежелательными генами, на самом деле может оказать вредное воздействие на организм или даже убить его.

Впервые исследователи из QIBEBT создали геном с целевыми делециями размером в 100 килобаз каждая для типа водорослей Nannochloropsis oceanica.

Делеции сотен килобазных фрагментов в микроводорослях путем расщепления Cas9. Этот рисунок был сделан с помощью BioRender. Предоставлено: Лю Ян.

N. oceanica — это микроводоросли (одноклеточные водоросли), которые обладают огромным потенциалом для производства биотоплива и биоматериалов. Однако для реализации потенциала этих микроводорослей требуется обширная генная инженерия организма, чтобы максимизировать урожайность и минимизировать производственные затраты.

Команда QIBEBT сначала определила несущественные хромосомные области — те, гены которых редко экспрессируются или активируются. Они идентифицировали десять таких «регионов с низкой экспрессией» (LER). Затем использовали технику редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы вырезать два самых больших LER — размером более 200 килобаз.

Несмотря на все операции, микроводоросли по-прежнему показали нормальный рост, содержание липидов, уровни насыщения жирными кислотами и фотосинтез. В некоторых случаях скорость роста и продуктивность биомассы была даже немного выше, чем у организма в дикой природе. Таким образом, применение технологии геномного скальпеля сделало эукариотическую водоросль настоящим генератором биотоплива. Кроме того, ученые обнаружили нормальные теломеры у мутантов с делецией теломер хромосомы 30. Этот феномен подразумевает, что потеря дистальной части хромосомы может вызвать регенерацию теломер.

Теперь, когда они доказали, что могут вырезать геном такого сложного эукариота, исследователи попробуют вырезать еще больше LER и другие нелетальные области. Цель — создать полностью минимальный Nannochloropsis, который производит биотопливо из CO₂ с максимальной эффективностью.


Читать далее

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

В Китае из солнечной энергии сделали жидкое топливо

Кислород точно исчезнет: что будет с Землей без главного источника жизни

LER — low-expression regions

Cas9 (англ. CRISPR associated protein 9, CRISPR-ассоциированный белок) — это управляемая при помощи РНК-гидов эндонуклеаза, связанная с адаптивной иммунной системой CRISPR (англ. Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats) у ряда бактерий, в частности Streptococcus pyogenes. S. pyogenes использует Cas9 для запоминания, последующей проверки и разрезания чужеродной ДНК, например, ДНК бактериофагов или плазмид.

Теломеры — концевые участки хромосом. Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагментами и выполняют защитную функцию.

Делеции (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. По положению утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на внутренние (интерстициальные) и концевые (терминальные).

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Наука
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал детали космической Конской Головы
Космос
Ученые выяснили, как парниковые газы влияют на распространение болезней
COVID-19
Найдены доказательства необычной силы магнитного поля Земли в прошлом
Наука
Посмотрите, как быстро робот-гуманоид управляется с домашними задачами
Новости
Ядро атома впервые возбудили лазером: это открывает сверхточные измерения времени
Наука
Чек-лист: как обеспечить информационную безопасность маркетплейса
Мнения
Экспериментальный лазер передал данные с зонда «Психея» на расстоянии 226 млн километров
Космос
Посмотрите на самое близкое фото обломка ракеты в космосе
Космос
Ученые нашли следы древних ритуалов майя на благословение
Наука
В Китае появились батареи со сверхбыстрой зарядкой для электрокаров: запас хода составляет 1000 км
Новости
Найдены скрытые «дорожки для мертвых»: их обнаружили с помощью лидара
Наука
Беспилотные грузовики Evocargo начинают работу во «Внуково» в рамках эксперимента
Новости
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые считают, что недалеко от Земли есть «живая» планета
Новости
Китай готов к автономным летающим такси: когда будут первые полеты
Новости
Посмотрите на сотни черных «пауков», которые заполонили Марс весной
Космос
Где похоронен Платон: ученые наконец-то нашли ответ
Наука
Почему мужчины умирают в России на 10 лет раньше женщин: в Минздраве назвали причину
Новости
Крошечный и тонкий экран отслеживает активность мозга во время операции
Новости