Une nouvelle application des ciseaux moléculaires CRISPR / Cas promet des progrès majeurs dans les cultures. À l’Institut de technologie de Karlsruhe (Package), des chercheurs de l’équipe du biologiste moléculaire Holger Puchta ont réussi à modifier la séquence de gènes sur un chromosome à l’aide de CRISPR / Cas. Pour la première fois dans le monde, ils ont pris une modification chromosomique connue dans la plante modèle thale cress et ont démontré comment les inversions de la séquence du gène peuvent être annulées et l’héritage peut ainsi être contrôlé spécifiquement. Les résultats sont publiés dans Nature Communications.




Il y a environ 5 000 ans, les informations génétiques du cresson de thalé ont été modifiées. À ce jour, il s’est largement répandu et présente un intérêt majeur pour la science. Sur le chromosome 4 de la plante, une soi-disant inversion s’est produite: le chromosome s’est cassé en deux factors et a été réassemblé. La area éclatée a été réinsérée, mais tournée de 180 °. En conséquence, la séquence des gènes sur cette part chromosomique a été inversée. Cette mutation chromosomique appelée « Knob hk4S » dans la recherche est un exemple du fait que l’évolution ne peut pas seulement modifier le matériel génétique des organismes, mais le déterminer à very long terme. « Dans les coupes inversées, les gènes ne peuvent pas être échangés entre les chromosomes homologues pendant l’hérédité », explique le biologiste moléculaire Holger Puchta, Package.

Les chercheurs éliminent les obstructions à la society des cultures




Les inversions n’affectent pas seulement le cresson (Arabidopsis thaliana), plante sauvage utilisée comme organisme modèle en génétique en raison de son génome complètement décodé et de son petit nombre de chromosomes. Des inversions peuvent également être trouvées dans les plantes cultivées. Ils constituent un obstacle à la society qui utilise des modifications du matériel génétique pour produire des rendements maximaux et un bon goût de la plante et pour rendre la plante résistante aux maladies, aux ravageurs et aux disorders climatiques extrêmes.

Pour la première fois, des chercheurs de la Chaire de biologie moléculaire et de biochimie détenue par Puchta à l’Institut botanique du Package ont réussi à annuler les inversions naturelles. « Nous avons considérablement étendu les purposes des ciseaux moléculaires CRISPR / Cas », déclare Puchta. « Nous n’utilisons furthermore les ciseaux pour échanger des bras entre chromosomes, mais aussi pour recombiner des gènes sur un seul chromosome. Pour la première fois, nous avons maintenant démontré qu’il est doable de contrôler directement les processus d’héritage. Nous pouvons réaliser un échange génétique dans une zone, dans lequel cela était difficult auparavant. Avec cela, nous avons établi l’ingénierie chromosomique comme un nouveau variety de tradition.  »

Les ciseaux moléculaires coupent précisément l’ADN

En collaboration avec des chercheurs de l’équipe du professeur Andreas Houben, de l’Institut Leibniz de la génétique des plantes et de la recherche sur les plantes cultivées (IPK) à Gatersleben, et le professeur Paul Fransz de l’Université d’Amsterdam, les scientifiques de Kit ont pris l’inversion naturelle la additionally importante hk4S sur le chromosome 4 de thale cresson et a démontré comment cette inversion peut être annulée et remark l’échange génétique peut être réalisé en society. Leurs découvertes sont rapportées dans Nature Communications. Les chercheurs pensent également qu’il est achievable d’utiliser CRISPR / Cas pour produire de nouvelles inversions, ce qui serait une autre étape vers la combinaison des caractères souhaités et l’élimination des propriétés indésirables dans la tradition des cultures.

Holger Puchta est considéré comme un pionnier de l’édition du génome avec des ciseaux moléculaires utilisant le principe naturel de mutation pour modifier précisément l’information génétique des plantes sans introduire d’ADN étranger. Son projet actuel « Ingénierie multidimensionnelle de la sélection végétale par CRISPR / Cas », CRISBREED en abrégé, se concentre désormais sur la recombinaison des chromosomes végétaux au moyen de la technologie CRISPR / Cas. CRISPR (signifie Clustered Frequently Interspaced Quick Palindromic Repeats) représente une certaine segment de l’ADN qui porte l’information génétique. Cas est une enzyme qui reconnaît cette area et coupe l’ADN précisément à ce point afin d’enlever, d’insérer ou d’échanger des gènes, de recombiner des chromosomes et pour la première fois de modifier la séquence de gènes sur eux.