ویرایش هدفمند ژنومی: اساس تکنیک و کاربردهای آن در گیاهان باغبانی

کشفیات اخیر بشر منجر به توانایی تغییر هدفمند ژنوم موجودات مختلف شده است. تکنولوژی ویرایش هدفمند ژنومی (TGE) بعنوان یک ابزار جدید برای اصلاح ژنتیکی موجودات مختلف مد نظر می باشد که پتانسیل بالایی برای جایگزینی روشهای اصلاحی کنونی را دارا می باشد. در این تکنیک از نوکلئازهای مهندسی شده از قبیل مگانوکلئاز، نوکلئازهای انگشت روی (ZFNs)، نوکلئازهای شبیه افکتورهای فعال کننده رونویسی (TALENs) و نوکلئازهای دارای توالی تکراری کوتاه پالیندرومی فاصله دار منظم خوشه ای (CRISPR) برای بهبود صفات مختلف در گیاهان استفاده می شوداز. بین سیستم های ویرایش ژنوم، سیستم کریسپر/کس ۹ بعنوان یکی از گزینه های مناسب و امیدوارکننده به حساب می آید. این سیستم مزایای قابل توجهی نسبت به روشهای کنونی ویرایش ژن داشته و تحولی عظیم را در این زمینه به وجود آورده است. این روش سریع، ارزان و بسیار دقیق تر از تکنیک هایی که قبلا برای ویرایش ژنوم مورد استفاده قرار می گرفت بوده و پتانسیل این را دارد تا بدون دخالت در مکانیسم های داخل سلولی بتواند یک ژن درونی را غیر فعال کرده و یا بطور کامل آن را از سلول خارج و یا جایگزین کند. سیستم کریسپر/کس ۹ شامل دو مولکول کلیدی برای ایجاد تغییر یا جهش در DNA می باشد:یک آنزیم به نام کس ۹ که می تواند دو رشته DNA را در محل خاصی از ژنوم برش دهد که در آن قسمت DNAمی تواند بعدا اضافه یا حذف شود، و قطعه ای از ریبونوکلئیک اسید که به آن RNA راهنما (gRNA) گفته می شود. این قطعه شامل توالی ریبونوکلئیک اسید از پیش طراحی شده است که طول آن حدود ۲۰ باز می باشد که به DNA اتصال می یابد و به آنزیم دستور می دهد که به کجای DNAمتصل شودکس. ۹ با پیروی از RNA راهنما در همان قسمت از رشته DNA دو رشته DNA را می برد. در این مقاله اصول اولیه جدیدترین تکنولوژی های ویرایش هدفمند ژنوم و انواع نوکلئازهای مهندسی شده مورد استفاده در این روش به همراه مزایا و معایب آنها شرح داده خواهد شد. همچنین مزایا و معایب اندونوکلئازهای مختلف، کاربردهای احتمالی آنها، و پیشرفت های اخیر در اصلاح مولکولی گیاهان بحث خواهد شد. بعلاوه استفاده از این تکنیک در محصولات باغی و مهندسی این گیاهان از طریق مهندسی ژنوم مورد ارزیابی قرار می گیرد.

Keywords:

ویرایش ژن , نوکلئاز , کریسپر , اصلاح ژنتیکی , محصولات باغی