Tiek žmonės, tiek pomidorai būna įvairių formų ir dydžių. Taip yra todėl, kad kiekvienas individas turi unikalų genetinių variantų rinkinį – mutacijas, kurios turi įtakos genų veikimui ir funkcionavimui. Kartu sudėjus milijonus mažų genetinių variacijų sunku nuspėti, kaip konkreti mutacija paveiks bet kurį asmenį. „Cold Spring Harbor Laboratory“ (CSHL) profesorius ir Howardo Hugheso medicinos instituto tyrėjas Zachas Lippmanas parodė, kaip genetinės pomidorų variacijos gali turėti įtakos tam, kaip konkreti mutacija veikia augalą. Jis stengiasi numatyti mutacijų poveikį skirtingoms pomidorų veislėms.
Įvairūs mutacijų deriniai gali nenuspėjamai paveikti pomidorų dydį. Šiame paveikslėlyje pirmame stulpelyje rodomas nemutuotas (WT) pomidoras. Antroje ir trečioje stulpeliuose rodomi pomidorai su viena mutacija vaisiaus dydžio geno SlCV1 promotoriaus (R4 arba R3) regione. Atskiros mutacijos turi mažai įtakos vaisių dydžiui. Tačiau šių dviejų mutacijų (R1 + R4) derinys duoda daug didesnių vaisių.
Šiame tyrime Lippmanas ir jo komanda naudojo CRISPR, labai tikslų ir tikslinį genų redagavimo įrankį, skirtą dviem pomidorų genams, kurie kontroliuoja vaisių dydį – SlCV3 ir SlWUS. Jie sukūrė daugiau nei 60 pomidorų mutantų, pašalindami mažas DNR dalis promotoriaus regionuose, šalia genų, kontroliuojančių jų ekspresiją. Kai kuriais atvejais atskiros mutacijos šiek tiek padidino pomidorų dydį. Kai kurios mutacijų poros visiškai nepakeitė vaisių dydžio. Dėl kelių sinergetinių derinių dramatiškai, nenuspėjamai padidėjo vaisių dydis. Lippmanas sako: „Tikrasis Šventasis Gralis, susijęs su javų veisimu, yra nuspėjamumas. Jei pakeisiu šią seką, gausiu šį efektą. Nes yra daugybė kitų variantų, kuriuos gamta sukaupė šalia jūsų kuriamos mutacijos, taip pat išsibarsčiusių po visą genomą, daugelis iš kurių gali turėti įtakos konkrečiai jūsų kuriamai mutacijai.
Šis bet kurių dviejų mutacijų sąveikų diapazonas modeliuoja vienos mutacijos, atsirandančios skirtinguose genetiniuose fonuose, pasekmes. Poveikis panašus į kai kurių žmonių ligų poveikį, kai kai kurie žmonės gali turėti tam tikrų iš anksto esančių mutacijų, apsaugančių juos nuo ligas sukeliančių mutacijų.
Lippmanas ir jo komanda toliau kiekybiškai vertins, kaip individualios ir kombinuotos mutacijos veikia tam tikras pasėlių savybes. Iki šiol jie išmatavo dviejų atskirų mutacijų sąveiką, tačiau genomai turi milijonus variantų. Lippmanas tikisi ištirti pakankamai išmatuojamų sąveikų, kad veisimas būtų nuspėjamas ir efektyvesnis.
Daugiau informacijos:
Šaltojo pavasario uosto laboratorija
www.cshl.edu