Lidé i rajčata mají různé tvary a velikosti. Důvodem je, že každý jedinec má jedinečnou sadu genetických variací - mutací - které ovlivňují, jak geny působí a fungují. V součtu miliony malých genetických variací ztěžují předpovědi, jak konkrétní mutace ovlivní každého jedince. Laboratoř Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) Profesor a vyšetřovatel lékařského institutu Howarda Hughese Zach Lippman ukázal, jak mohou genetické variace v rajčatech ovlivnit způsob, jakým konkrétní mutace ovlivňuje rostlinu. Pracuje na tom, aby byl schopen předvídat účinky mutací na různé odrůdy rajčat.
Různé kombinace mutací mohou nepředvídatelně ovlivnit velikost rajčat. Na tomto obrázku první sloupec ukazuje nemutované (WT) rajče. Druhý a třetí sloupec ukazují rajčata s jedinou mutací v oblasti promotoru (R1 nebo R4) pro gen SlCV3 velikosti ovoce. Jednotlivé mutace mají malý vliv na velikost plodů. Ale kombinace těchto dvou mutací (R1 + R4) přináší mnohem větší ovoce.
V této studii Lippman a jeho tým použili CRISPR, vysoce přesný a cílený nástroj pro úpravu genů, na dvou genech rajčat, které kontrolují velikost ovoce, SlCV3 a SlWUS. Vytvořili více než 60 rajčatových mutantů odstraněním malých kousků DNA v promotorových oblastech, oblastech poblíž genů, které kontrolují jejich expresi. V některých případech jednotlivé mutace trochu zvětšily velikost rajčat. Některé páry mutací nezměnily velikost ovoce vůbec. Několik synergických kombinací způsobilo dramatický, nepředvídaný nárůst velikosti ovoce. Lippman říká: „Skutečným svatým grálem v chovu plodin je předvídatelnost. Pokud tuto sekvenci zmutuji, dosáhnu tohoto efektu. Protože v blízkosti je mutace, které inženýrství vytváří, a také rozptýlené po celém genomu, toto moře dalších variant, které příroda nahromadila, z nichž mnohé mohou ovlivnit konkrétní mutaci, kterou vytváříte. “
Tento rozsah interakcí pro jakékoli dvě mutace modeluje důsledky jediné mutace vyskytující se v různých genetických základech. Účinek je srovnatelný s těmi, které se vyskytují u některých lidských chorob, kde někteří lidé mohou mít určité již existující mutace, které je chrání před mutacemi způsobujícími nemoci.
Lippman a jeho tým budou pokračovat v kvantifikaci toho, jak jednotlivé a kombinované mutace ovlivňují určité vlastnosti plodin. Dosud měřili interakce mezi dvěma jednotlivými mutacemi, ale genomy mají miliony variací. Lippman doufá, že prozkoumá dostatek měřitelných interakcí, aby byl chov předvídatelnější a efektivnější.
Pro více informací:
Studená jarní přístavní laboratoř
www.cshl.edu