Biomics

Геном-редактирующие стратегии появились недавно как многообещающие инструменты для придания желаемых свойств многим эукариотическим видам, включая растения. Эта технология CRISPR/Cas9 может быть использована для инжиниринга устойчивости растений к узкому или широкому кругу патогенов, репродуктивных особенностей развития и других свойств растений. Известно, что EDS1 белок арабидопсиса контролирует активацию защиты и программируемую клеточную смерть, обусловленную межклеточными Toll-подобными иммунными рецепторами, которые узнают специфические эффекторы патогена. К сожалению, вовлеченность EDS1 белка в антифитовирусный иммунитет растений картофеля не изучена. Особое место в системе полового и бесполосеменного размножения принадлежит мейозу. Ключевые гены мейоза, и прежде всего ген DYAD / SWI1 является потенциальным кандидатом при поиске генов апомиксиса. На основе плазмиды pBAtC рестриктазно-лигазным методом были получены бинарные векторы. Так, созданы три экспрессионных вектора (p01, p03 и p04) для редактирования локуса EDS1. Два экспрессионных вектора (рII-25 и рVIII-29) были созданы для введения мутаций во втором и восьмом экзонах гена DYAD / SWI1 арабидопсиса. Во всех случаях наличие клонированных вставок подтверждено секвенированием ДНК. Созданные вектора p01, p03, p04 под промотором pAtU6-6 арабидопсиса и полученный прежде вектор p13 под промотором pStU6 картофеля используются в работе по биобаллистической трансформации растений картофеля in vitro.

CRISPR, геномное редактирование, EDS1 локус, ген DYAD / SWI1, вектор pBAtC, гидРНК, секвенирование ДНК, арабидопсис, картофель

1. Геращенков Г.А., Рожнова Н.А., Кулуев Б.Р., Кирьянова О.Ю., Гумерова Г.Р., Князев А.В., Вершинина З.Р., Михайлова Е.В., Чемерис Д.А., Матниязов Р.Т., Баймиев Ан.Х., Губайдуллин И.М., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Дизайн РНК-гидов для CRISPR/Cas редактирования геномов растений // Молекулярная биология. 2020. Т.54(1). С. 1–22. DOI: 10.1134/S0026898420010061
2. РожноваН.А., ГеращенковГ.А., ЧемерисА.В. Созданиеэкспрессионноговекторадлягеномногоредактированиягена EDS1 // Биомика. 2019. Т.11(4). С. 422-429. DOI: 10.31301/2221-6197.bmcs.2019-35
3. Agashe B., Prasad C.K., Siddiqi I. Identification and analysis of DYAD a gene required for meiotic chromosome organisation and female meiotic progression in Arabidopsis // Development. 2002. 129:3935–3943.
4. Boateng K.A., Yang X., Dong F., Owen H.A., Makarof C.A. SWI1 is required for meiotic chromosome remodeling events // Mol Plant. 2008. V.1(4). P.620–633. doi: 10.1093/mp/ssn030
5. Gantner J., Ordon J., Kretschmer C., Guerois R., Stuttmann J. An EDS1-SAG101 Complex is Essential for TNL-mediated Immunity in Nicotiana benthamiana // Plant Cell. 2019. V. 31. P. 2456–2474. DOI: 10.1105/tpc.19.00099
6. Green, M. and Sambrook, J. (2012) Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 4th Edition, Vol. II, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.
7. Kim H, Kim ST, Ryu J, Choi MK, Kweon J, Kang BC, Ahn HM, Bae S, Kim JS, Kim SG. A simple, flexible and high-throughput cloning system for plant genome editing via CRISPR-Cas system // J Integr Plant Biol. 2016. V.58(8). P.705-712. doi: 10.1111/jipb.12474
8. Mercier R. SWITCH1 (SWI1): A novel protein required for the establishment of sister chromatid cohesion and for bivalent formation at meiosis // Genes Dev. 2001. V. 15. P. 1859–1871.
9. Peart J.R., Cook G., Feys B.J., Parker J.E., Baulcombe D.C. An EDS1 orthologue is required for N-mediated resistance against tobacco mosaic virus // Plant J. 2002. V.29(5). P.569-579.
10. Ravi M., Marimuthu M.P., Siddiqi I. Gamete formation without meiosis in Arabidopsis // Nature. 2008. V.451(7182). P.1121–1124. doi: 10.1038/nature06557
11. Yang C., Hamamura Y., Sofroni K., Böwer F., Stolze S.C., Nakagami H., et al. SWITCH 1/DYAD is a WINGS APART-LIKE antagonist that maintains sister chromatid cohesion in meiosis // Nat Commun. 2019. V.10(1):1755. doi: 10.1038/s41467-019-09759-w