استفاده از سیستم CRISPR/Cas9 برای دستکاری ژن SGR فستوکای بلند بر اساس بیان موقت

چکیدهسابقه و هدف: یکی از فناوری های پیشرفته در ویرایش ژنوم، مربوط به فناوری تکرارهای کوتاه پالیندرومی فاصله دار منظم خوشه ای است. در این پژوهش RNA راهنمای مربوط به ژن SGR درگیر در تجزیه کلروفیل، در تماس نزدیک با پروتئین Cas9 در سازه CRISPR برای هدف قرار دهی این ژن در برگ های فستوکای بلند قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در راستای ساخت سازه CRISPR/Cas9 قابل برنامه ریزی برای هدف گیری ژن SGR، ابتدا یک توالی 20 نوکلئوتیدی روی اگزون ژن SGR فستوکای بلند انتخاب گردید. این توالی ابتدا در سازه pEnChimera جاسازی و سپس به وسیله فناوری Gateway به حامل بیان منتقل گردید. حامل مد نظر پس از تایید به وسیله واکنش زنجیرهای پلی مراز و توالی یابی، به Agrobacterium tumefaciens برای آزمایش های بیان موقت منتقل گردید. در گام دوم سازهCRISPR و سازه تشدید بیان (pB2WG7) دارای ناحیه رمز کننده ژن SGR به طور همزمان به برگ های توتون به وسیله روش Agroinfiltration‌ منتقل گردید. ناحیه آلوده شده پس از استخراج DNA توالی یابی شد. در آزمایشی دیگر سازه CRISPR طراحی شده به طور مستقیم و به صورت موقت در برگ های بالغ جوان فستوکای بلند تحت تنش، بیان گردید.یافته‌ها: واکنش زنجیره ای پلی مراز و توالی یابی، جایگیری درست RNA راهنما را در دو حامل به کار رفته در این آزمایش تایید می-نماید. بیان موقت همزمان دو سازه در برگ های توتون که با استفاده از استخراج DNA و توالی یابی از محل آلوده ارزیابی شد، نشان می‌دهد که با وجود قرار گیری درست توالی در این سازه در عمل قادر به برش ژن SGR فستوکای بلند بیان شده در گیاه توتون نمی باشد. ولی در آزمایش دوم بیان موقت سازه CRISPR/Cas9 در برگ های فستوکای بلند دارای ژن طبیعی SGR بیانگر این است که این سازه به شکل جالبی قادر به توقف بیان ژن SGR و در نتیجه توقف تجزیه کلروفیل برگهای فستوکای بلند در مقایسه با شاهد می‌باشد. نتیجه‌گیری: استفاده از فناوری Gateway به میزان چشمگیری در مقایسه با روش آنزیم های برشی سرعت و دقت در ساخت سازه نهایی CRISPR/Cas9 را بالا برد. فناوری CRISPR/Cas9 زمانی که روی برگ های توتون برای هدف قرار دهی ژن SGR فستوکای بلند استفاده شد موفقیت آمیز نبود که به احتمال به دلیل بیان غیر هدفمند در موجودی است که ژن SGR به طور طبیعی در آن وجود ندارد ولی زمانی که سازه به صورت موقت در برگ های دارای ژن اصلی SGR (فستوکای بلند) بیان شد نتایج مشاهده شده به طور آشکاری بیانگر این بود که ژن SGR فستوکای بلند به وسیله CRISPR‌ غیر فعال گردیده و در نتیجه آن در شرایط تنش برگ های فستوکای بلند سبزتر باقی ماندند.