Bisturiu genetic a fost inventat pentru microalge pentru a converti eficient CO2 în biocombustibili

Ștergerea fragmentelor de sute de kilobaze în microalge prin clivaje Cas9. Această cifră a fost realizată folosind BioRender. Credit: LIU Yang

O algă mincinoasă este supusă unei intervenții chirurgicale a genomului pentru a îndepărta părțile neesențiale. Acest lucru poate duce la o fabrică celulară cea mai eficientă pentru producerea de biocombustibili durabili din lumina soarelui și dioxid de carbon.

Cercetătorii de la Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) din Academia Chineză de Științe (CAS) au extras un genom de o sută de kilowați dintr-un tip de microalge producătoare de ulei, eliminând gene care nu sunt esențiale pentru acțiunea sa. Făcând acest lucru, ei au creat un „genom al bisturiului” care poate tunde rapid și creativ genomul microalgal.

„Cel mai mic genom” microalge produs poate fi util ca organism model pentru studierea ulterioară a funcției moleculare și biologice a fiecărei gene, sau ca tulpină „șasiu” pentru biologii sintetici pentru a suplimenta producția de biomolecule precum biocombustibili sau bioplastice modificate.

Studiul a fost publicat în Jurnalul pentru copii pe 14 martie 2021.

Crearea unui „cel mai mic genom” – un genom extras din toate „genele de gunoi” duplicate sau aparent nefuncționale – poate fi foarte util pentru investigarea întrebărilor fundamentale despre funcția genetică și pentru proiectarea fabricilor de celule care produc compuși valoroși.

Astfel de genomi minimi au fost creați pentru organisme simple, dar rareori pentru organisme eucariote, inclusiv alge sau plante. În eucariote avansate, regiunile „junk” pot ocupa până la 70% din genom. De fapt, eliminarea a ceea ce pare a fi „gene nedorite” poate avea efecte dăunătoare asupra organismului sau chiar îl poate ucide.

Pentru prima dată, cercetătorii de la QIBEBT au produs un genom cu deleții vizate, de câte o sută de kilobyți, pentru un tip de alge numit Nannochloropsis oceanica.

N. oceanica este o microalgă (alge cu o singură minciună) care are un potențial extraordinar de a produce biocombustibili, biomateriale și alte produse chimice de platformă într-un mod regenerabil și durabil, reducând în același timp emisiile de gaze cu efect de seră. Cu toate acestea, pentru a realiza potențialul acestor microalge, organismul are nevoie de o inginerie genetică extinsă pentru a maximiza randamentul și a minimiza costurile de producție.

În primul rând, echipa QIBEBT a identificat regiunile cromozomiale neesențiale – cele ale căror gene nu au fost adesea exprimate sau activate. Au identificat zece astfel de „regiuni cu expresie redusă” sau LER. Apoi au folosit tehnica de editare a genei CRISPR-Cas9 pentru a elimina două dintre cele mai mari LER – de peste 200 kilobyte.

„În ciuda tuturor capcanelor, microalgele au prezentat în continuare o creștere normală normală, un conținut de lipide, grăsimi acid nivelurile de saturație și fotosinteza ”, a declarat WANG Qintao, primul autor al studiului Centrului unicelular (SCC) la QIBEBT. “În unele cazuri, rata de creștere și productivitate a biomasei a fost ușor mai mare decât cea a organismului în sălbăticie.”

„Interesant este că am găsit telomeri normali în mutanții de deleție telomeri ai cromozomului 30”, a spus autorul corespunzător XU Jian, de la SCC la QIBEBT. Acest fenomen sugerează că pierderea părții distale a unui cromozom ar putea duce la regenerarea telomerilor.

Deja, genomul semnificativ prins ar trebui să servească ca un genom mai aproape de minim Nannochloropsis, care poate servi drept tulpină a șasiului pentru producția de biomolecule modificate folosind ingineria metabolică este acum pe partea de sus a acestui șasiu.

Acum, după ce s-au dovedit că pot elimina un astfel de genom complex de eucariote, cercetătorii vor acum să vadă dacă pot trage chiar și mai multe LER și alte regiuni neletale, la minimum. Nannochloropsis care produce biocombustibili de CO2 cu cea mai mare eficiență.

Referință: „Ingineria genomului Nannochloropsis cu ștergerea fragmentelor cant-kilobase de clivaje Cas9 “de Qintao Wang, Yanhai Gong, Yuehui He, Yi Xin, Nana Lv, Xuefeng Du, Yun Li, Byeong – ryool Jeong și Jian Xu, 14 martie 2021, Jurnalul pentru copii.
DOI: 10.1111 / tpj.15227

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.