Кескелдирикте генетикалык манипуляциянын бул биринчи учуру сойлоп жүрүүчүлөрдүн эволюциясын жана өнүгүүсүн тереңирээк түшүнүүгө жардам бере турган моделдик организмди түздү.
CRISPR-Cas9 же жөн гана CRISPR – бул ДНКны жок кылуу, кошуу же өзгөртүү аркылуу геномду түзөтүүгө мүмкүндүк берүүчү уникалдуу, тез жана арзан генди түзөтүү куралы. CRISPR аббревиатурасы "Кластерленген үзгүлтүксүз аралыктагы палиндромдук кайталоолор" дегенди билдирет. Бул курал ДНКны түзөтүү үчүн колдонулган мурунку ыкмаларга караганда жөнөкөй жана так.
CRISPR-Cas9 куралы зигота (бир клеткалуу) стадиясындагы организмдерге (а) "кайчы" катары кызмат кылган жана ДНКнын бир бөлүгүн кесип же өчүрө алган Cas9 ферментинен турган ДНК конструкциясын сайат, (б) РНКны – максаттуу генге дал келген жана ошентип Cas9 ферментин максаттуу жерге багыттаган ырааттуулукту жетектейт. ДНКнын максаттуу бөлүгү кесилгенден кийин, клетканын ДНКны калыбына келтирүүчү машинасы калган жипти кайрадан бириктирип, бул процессте максаттуу генди өчүрөт. Же болбосо, гомологияга багытталган калыбына келтирүү деп аталган процессте жаңы модификацияланган ДНК шаблонун колдонуу менен генди "оңдоого" болот. Ошентип, CRISPR-Cas9 куралы бир клеткалуу уруктандырылган жумурткага генди редакциялоочу эритмелерди сайып, генетикалык модификациялоого мүмкүндүк берет. Бул процесс кийинки бардык клеткаларда генетикалык өзгөрүүнү (мутацияны) пайда кылат, алар пайда болуп, гендин функциясына таасир этет.
CRISPR-Cas9 балыктарды, канаттууларды жана сүт эмүүчүлөрдү, анын ичинде көптөгөн түрлөр үчүн үзгүлтүксүз колдонулса да, рептилияларды генетикалык манипуляциялоодо азырынча ийгиликтүү боло элек. Бул биринчи кезекте эки тоскоолдукка байланыштуу. Биринчиден, ургаачы сойлоочулар сперматозоиддерди жумуртка түтүктөрүндө узак мөөнөткө сакташат, бул уруктануунун так убактысын аныктоону кыйындатат. Экинчиден, сойлоп жүрүүчүлөрдүн жумурткаларынын физиологиясы ийилчээк жумуртканын кабыгы, морттугу, ичинде аба мейкиндигинин жоктугу сыяктуу көптөгөн өзгөчөлүктөргө ээ.
2019-жылдын 31-мартында bioRxiv сайтына жүктөлгөн макалада изилдөөчүлөр сойлоп жүрүүчүлөрдө CRISPR-Cas9 генин редакциялоону биринчи жолу колдонуунун жолун иштеп чыгуу жана сыноо жөнүндө билдиришти . Изилдөөдө тандалып алынган сойлоп жүрүүчү түрү Кариб деңизинде кеңири таралган Anolis sagrei же көбүнчө күрөң аноле деп аталган тропикалык кескелдирик болгон . Изилдөөгө катышкан кескелдириктер АКШнын Флорида штатындагы жапайы аймактан чогултулган. Бул түр өзүнүн кичинекей өлчөмү, узак көбөйүү мезгили жана эки муундун ортосундагы салыштырмалуу кыска орточо убакыттын аркасында изилдөө үчүн идеалдуу.
Учурда сойлоп жүрүүчүлөр менен болгон чектөөлөрдү жеңүү үчүн, изилдөөчүлөр CRISPR компоненттерин уруктанууга чейин жетиле элек уруктанбаган жумурткаларга киргизишти. Алар кескелдириктердин теринин пигментациясын көзөмөлдөгөн ферментти өндүргөн тирозиназа генин бутага алышкан жана бул ген алынып салынса, кескелдирик альбинос болуп төрөлмөк. Бул ачык-айкын пигментация фенотип тирозиназа ген тандоого негиз болгон. Микроинъекцияланган жумурткалар аялдын ичинде жетилет жана андан кийин табигый түрдө киргизилген эркек же сакталган сперматозоид менен уруктанышат.
Натыйжада, бир нече жумадан кийин төрт альбинос кескелдириги төрөлүп, тирозиназа гени деактивдештирилгенин жана генди түзөтүү процесси ийгиликтүү болгонун тастыктады. Тукумда ата-энесинин экөөнөн тең түзөтүлгөн ген болгондуктан, CRISPR компоненттери эненин жетиле элек ооцитинде бир топ узак убакытка активдүү бойдон калганы жана уруктангандан кийин аталык гендерди мутациялаганы айкын болгон. Ошентип, мутант альбинос кескелдириктери энеден да, атадан да мураска калган гендерде манипуляцияланган тирозиназаны көрсөткөн, анткени альбинизм ата-энесинен да мураска калган белги.
Бул генетикалык жактан өзгөртүлгөн сойлоп жүрүүчүлөрдү натыйжалуу өндүрүү боюнча биринчи изилдөө. Изилдөө азыркы ыкмалар азырынча ийгиликсиз болгон жыландар сыяктуу кескелдириктердин башка түрлөрүндө да ушундай жол менен иштеши мүмкүн. Бул иш сойлоп жүрүүчүлөрдүн эволюциясы жана өнүгүүсү жөнүндө көбүрөөк түшүнүүгө жардам берет.
***
Булагы (с)
Rasys AM жана башкалар. 2019. Алдын ала басылма. Уруктанбаган ооциттерди микроинъекциялоо аркылуу кескелдириктерге CRISPR-Cas9 генин редакциялоо . bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446
***
