Prima genă knockout la un cefalopod este realizată

Prima genă knockout la un cefalopod este realizată

imagine: Puieți de calmar de coastă (Doryteuthis pealeii). În stânga este un pui de control; remarcați cromatoforii negri și maro roșcat așezați uniform pe manta, cap și tentacule. În schimb, embrionul din dreapta a fost injectat cu CRISPR-Cas9 care vizează o genă de pigmentare (Tryptophan 2,3 Dioxygenase) înainte de prima diviziune celulară; are foarte puțini cromatofori pigmentați și ochi de la roz deschis până la roșu.
vedere Mai mult

Credit: Karen Crawford

WOODS HOLE, Mass. –O echipă de la Laboratorul de Biologie Marină (MBL) a realizat prima genă knockout la un cefalopod folosind calmar Doryteuthis pealeii, un organism de cercetare excepțional de important în biologie de aproape un secol. Studiul de reper, condus de cercetătorul senior MBL Joshua Rosenthal și de cercetătorul MBL Whitman Karen Crawford, este raportat în numărul din 30 iulie a revistei Biologie actuală.

Echipa a folosit editarea genomului CRISPR-Cas9 pentru a elimina o genă de pigmentare în embrionii de calmar, care a eliminat pigmentarea în ochi și în celulele pielii (cromatofore) cu eficiență ridicată.

„Acesta este un prim pas esențial către capacitatea de a elimina și de a introduce gene în cefalopode pentru a aborda o serie de întrebări biologice”, spune Rosenthal.

Cefalopodele (calamar, caracatiță și sepie) au cel mai mare creier dintre toate nevertebratele, un sistem nervos distribuit capabil de camuflaj instantaneu și comportamente sofisticate, un plan corporal unic și capacitatea de a-și recodifica pe larg propria informație genetică în ARN mesager, împreună cu alte trăsături distinctive. Acestea deschid multe căi de studiu și au aplicații într-o gamă largă de domenii, de la evoluție și dezvoltare, la medicină, robotică, știința materialelor și inteligența artificială.

Capacitatea de a elimina o genă pentru a-și testa funcția este un pas important în dezvoltarea cefalopodelor ca organisme tratabile genetic pentru cercetarea biologică, sporind câteva specii care domină în prezent studiile genetice, cum ar fi muștele de fructe, peștii zebra și șoarecii.

Este, de asemenea, un pas necesar pentru a avea capacitatea de a introduce gene care facilitează cercetarea, cum ar fi genele care codifică proteine ​​fluorescente care pot fi înregistrate pentru a urmări activitatea neuronală sau alte procese dinamice.

„CRISPR-Cas9 a funcționat foarte bine Doryteuthis; a fost surprinzător de eficient „, spune Rosenthal. Mult mai dificilă a fost livrarea sistemului CRISPR-Cas în embrionul de calmar unicelular, care este înconjurat de un strat exterior extrem de dur, și apoi ridicarea embrionului prin ecloziune. suprafață și un ac de cuarț teșit pentru a furniza reactivii CRISPR-Cas9 prin clemă.

Studii cu Doryteuthis pealeii au condus la progrese fundamentale în neurobiologie, începând cu descrierea potențialului de acțiune (impulsul nervos) în anii 1950, o descoperire pentru care Alan Hodgkin și Andrew Huxley au devenit laureați ai Premiului Nobel în 1963. Timp de decenii D. pealeii a atras neurobiologi din întreaga lume către MBL, care colectează calmarul din apele locale.

Recent, Rosenthal și colegii sai au descoperit o recodificare extinsă a ARNm în sistemul nervos Doryteuthis și alte cefalopode. Această cercetare este în curs de dezvoltare pentru potențiale aplicații biomedicale, cum ar fi terapia de management al durerii.

D. pealeii nu este, totuși, o specie ideală pentru a se dezvolta ca organism de cercetare genetică. Este mare și ocupă mult spațiu în rezervor și, mai important, nimeni nu a reușit să-l cultive de mai multe generații în laborator.

Din aceste motive, următorul obiectiv al Programului MBL pentru cefalopode este de a transfera noua tehnologie knockout către o specie mai mică de cefalopode, Euprymna berryi (calamarul bobtail al colibri), care este relativ ușor de cultivat pentru a produce tulpini genetice.

###

Programul MBL pentru cefalopode face parte din MBLs New Research Organisms Initiative, care lărgește paleta de organisme tratabile genetic disponibile pentru cercetare – și extinde astfel universul întrebărilor biologice care pot fi puse.

Prima autoare Karen Crawford este profesor de biologie la St. Mary’s College din Maryland și un investigator al Centrului Whitman de vară la MBL.

Laboratorul de Biologie Marină (MBL) este dedicat descoperirii științifice – explorarea biologiei fundamentale, înțelegerea biodiversității marine și a mediului și informarea condiției umane prin cercetare și educație. Fondată în Woods Hole, Massachusetts, în 1888, MBL este o instituție privată, nonprofit și afiliată Universității din Chicago.


Disclaimer: AAAS și EurekAlert! nu sunt responsabili pentru acuratețea comunicatelor de presă postate pe EurekAlert! de către instituții contribuitoare sau pentru utilizarea oricărei informații prin intermediul sistemului EurekAlert.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.