I ljudi i rajčice dolaze u različitim oblicima i veličinama. To je zato što svaki pojedinac ima jedinstven skup genetskih varijacija - mutacija - koje utječu na djelovanje i funkcioniranje gena. Zbrojeno zajedno, milijuni malih genetskih varijacija otežavaju predviđanje kako će određena mutacija utjecati na bilo koju osobu. Profesor laboratorija Cold Spring Harbor (CSHL) i istraživač Medicinskog instituta Howard Hughes Zach Lippman pokazao je kako genetske varijacije u rajčicama mogu utjecati na način na koji određena mutacija utječe na biljku. On radi na tome da može predvidjeti učinke mutacija na različite sorte rajčice.
Različite kombinacije mutacija mogu nepredvidivo utjecati na veličinu rajčica. Na ovoj slici, prvi stupac prikazuje nemutiranu (WT) rajčicu. Drugi i treći stupac prikazuju rajčice s jednom mutacijom u regiji promotora (R1 ili R4) za gen za veličinu ploda SlCV3. Pojedinačne mutacije imaju mali učinak na veličinu ploda. Ali kombinacija ove dvije mutacije (R1 + R4) daje puno veći plod.
U ovoj su studiji Lippman i njegov tim koristili CRISPR, vrlo precizan i ciljani alat za uređivanje gena, na dva gena rajčice koji kontroliraju veličinu ploda, SlCV3 i SlWUS. Generirali su više od 60 mutanata rajčice uklanjanjem malih dijelova DNK u promotorskim regijama, područjima blizu gena koji kontroliraju njihovu ekspresiju. U nekim slučajevima pojedinačne mutacije malo su povećale veličinu rajčica. Neki parovi mutacija uopće nisu promijenili veličinu ploda. Nekoliko sinergističkih kombinacija uzrokovalo je dramatično, nepredviđeno povećanje veličine ploda. Lippman kaže: “Pravi sveti gral u svemu ovome za uzgoj usjeva je predvidljivost. Ako mutiram ovu sekvencu, dobit ću ovaj učinak. Zato što postoji ovo more drugih varijanti koje je priroda nakupila u blizini mutacije koju stvarate, kao i razbacane po genomu, od kojih bi mnoge mogle utjecati na specifičnu mutaciju koju stvarate.”
Ovaj raspon interakcija za bilo koje dvije mutacije modelira posljedice jedne mutacije koja se pojavljuje u različitim genetskim sredinama. Učinak je usporediv s onima koji se nalaze kod nekih ljudskih bolesti, gdje neki ljudi mogu imati određene već postojeće mutacije koje ih štite od mutacija koje uzrokuju bolest.
Lippman i njegov tim nastavit će kvantificirati kako pojedinačne i kombinirane mutacije utječu na određena svojstva usjeva. Do sada su mjerili interakcije između dvije pojedinačne mutacije, ali genomi imaju milijune varijacija. Lippman se nada da će proučiti dovoljno mjerljivih interakcija kako bi uzgoj bio predvidljiviji i učinkovitiji.
Za više informacija:
Laboratorij Cold Spring Harbor
www.cshl.edu