اصلاح ژنتیکی گیاهان بدون عوارض جانبی

به گزارش کسب و کار نیوز و به نقل از فیز، پژوهشگران “موسسه پژوهش‌های زیستی سالک”(Salk Institute for Biological Studies) آمریکا، از ژنوم‌ها و اپی‌ژنوم‌های گیاهانی که مورد اصلاح ژنتیکی قرار گرفته‌اند، با وضوح بالا نقشه‌برداری کرده‌اند تا نشان دهند که هنگام قرار دادن یک DNA بیگانه، چه اتفاقی در سطح مولکولی می‌افتد. یافته‌های این پژوهش می‌توانند روش‌های معمولی مورد استفاده برای اصلاح گیاهان را شفاف‌سازی کنند و روش‌های جدیدی پیشنهاد دهند که عوارض جانبی را به حداقل می‌رسانند.

“جوزف اکر”(Joseph Ecker)، استاد زیست‌شناسی مولکولی و سلولی دانشگاه سالک گفت: این روش، یک نقطه آغاز واقعی محسوب می‌شود که نشان می‌دهد می‌توان از آخرین فناوری‌های نقشه‌برداری و ترتیب‌گذاری برای بررسی تاثیر ژن‌های جالب موجود در ژنوم گیاه استفاده کرد.

هنگامی که دانشمندی قصد دارد برای افزایش میزان سلامت و مواد مغذی محصولات غذایی، یک ژن جدید را در گیاه قرار دهد، از “آگروباکتریوم”(Agrobacterium) استفاده می‌کند. آگروباکتریوم، نوعی باکتری است که موجب رشد تومور “گال”(gall) در گیاهان می‌شود. قرن‌ها پیش، دانشمندان دریافتند هنگامی که این باکتری، درختی را آلوده می‌کند، بخشی از DNA خود را به آن انتقال می‌دهد. در واقع، DNA باکتری، به ژنوم درخت منتقل می‌شود. دانشمندان از آن زمان، توانایی انتقال آگروباکتریوم را برای اهداف خود به کار گرفتند تا ژن مورد نظر خود را به گیاه منتقل کنند.

کار با روش‌های توالی DNA از زمانی آغاز شد که DNA آگروباکتریوم برای قرار دادن ژن جدید در گیاه مورد استفاده قرار گرفت. این کار، تغییرات قابل توجهی را در ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی DNA بومی ایجاد کرد.

اکر افزود: شرکت‌های زیست‌فناوری، زمان و تلاش زیادی را برای شناسایی گیاهان تراریخته صرف می‌کنند و از عهده درک تغییرات ناخواسته نیز برنمی‌آیند. روش جدید ما، روشی را برای درک بهتر این اثرات ارائه می‌دهد و ممکن است بتواند این فرآیند را سرعت بخشد.

“فلوریان ژوپ”(Florian Jupe)، پژوهشگر سابق دانشگاه سالک گفت: بزرگترین موضوعی که در این مورد ناشناخته مانده، چگونگی قرار گرفتن DNA در همان زمان مورد نیاز است.

از آنجا که این رویکرد جدید، به تولید کپی‌های بسیار از ژن مورد نظر در گیاه منجر می‌شود، بررسی نتیجه نهایی با توالی استاندارد DNA می‌تواند دشوار باشد اما اکر و همکارانش، ترکیبی از روش‌های جدید از جمله نقشه‌برداری نوری و توالی نانوپور را به کار بردند تا بررسی دقیق‌تری انجام دهند.

نقشه‌برداری نوری نشان داد که گیاهان، بین یک تا هفت درج یا بازسازی جداگانه از ژنوم دارند و بخش‌هایی از DNA تغییر یافته نیز بین کروموزوم‌های آنها مشاهده می‌شود. قرار دادن ژن، الگوهای جدیدی را با بخش‌های DNA جدید نشان داد که گاهی اوقات بالا می‌روند، وارونه می‌شوند و یا خاموش می‌مانند.

“تاد مایکل”(Todd Michael)، از پژوهشگران این پروژه گفت: انجام دادن این پژوهش حتی تا یک سال پیش ممکن نبود. توالی نانوپور DNA، روش خواندن پیچیده‌ترین بخش‌های ژنوم را که تاکنون کاملا غیرقابل دسترس و ناشناخته بوده‌اند، متحول کرده است.

پژوهشگران نهایتا، مواد ژنتیکی موسوم به “هیستون”(histone) را مورد بررسی قرار دادند. پروتئین‌های هیستون، DNA را به صورت واحدهای ساختاری دسته‌بندی می‌کنند و اصلاح هیستون‌ها، نحوه ارزیابی ژن را برای به کار بردن آن توسط سلول، تغییر می‌دهد. اصلاح هیستون‌ مشخص براساس محل تجمع DNA، می‌تواند تنظیم یا فعالیت ژن‌های دیگر را تغییر دهد.

“مارک زاندر”(Mark Zander)، از پژوهشگران سالک گفت: ما اکنون، نخستین بینش‌های واضح را در مورد نحوه شکل‌گیری محیط اپی‌ژنوم از طریق درج DNA ارائه داده‌ایم.

به گفته پژوهشگران، DNA در حالت ایده‌آل می‌تواند کپی ژن مورد نظر را بدون هیچ‌گونه عارضه جانبی در ژنوم گیاه قرار دهد. اگرچه این پژوهش، بر گیاه خاصی موسوم به “رشادی”(Arabidopsis) تمرکز دارد، روش پیشنهاد شده در آن می‌تواند راه بهتری را برای درک و نظارت بر عوارض جانبی ارائه دهد.

“آنجلین ریوکین”(Angeline Rivkin)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این فناوری هیجان‌انگیز می‌تواند امکان بررسی واضح‌تر اتفاقاتی که در رشادی تراریخته رخ می‌دهند، فراهم کند.

اکر ادامه داد: با بررسی رشادی، پژوهش بسیار ساده‌تر صورت خواهد گرفت زیرا این گیاه، ژنوم کوچکی دارد. در هر حال، به خاطر بهبود مستمر در فناوری توالی DNA، امکان به کار بردن این روش در مورد گیاهان دیگر نیز فراهم خواهد بود. روش‌های کنونی، به بررسی صدها گیاه تراریخته نیاز دارند تا بهترین آنها را شناسایی کنند اما این فناوری، بدون نیاز به چنین بررسی‌هایی، کارآیی بیشتری را فراهم می‌کند.

این پژوهش، در مجله “PLOS Genetics” به چاپ رسید.

انتهای پیام