Un nouveau système d’édition des gènes permet la modification de l’ADN extranucléaire chez les plantes

- Publicité -

Les génomes des organites végétaux codent pour de nombreux gènes essentiels à la photosynthèse et à la respiration. Des méthodes ou des outils pour éditer ces gènes dans les organites sont très recherchés pour étudier les fonctions de ces gènes et améliorer la productivité et les caractères des cultures. Par exemple, une mutagenèse ciblée dans le gène atp6 des mitochondries peut donner lieu à la stérilité mâle, un trait utile pour la reproduction, alors qu’une mutation ponctuelle spécifique dans le gène de l’ARNr 16S dans le génome du chloroplaste entraîne une résistance aux antibiotiques.

Des outils d’édition de génome programmables, qui incluent des nucléases à doigts de zinc, des nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALE: transcription activator-like effector), des systèmes de répétition palindromique courte régulièrement espacés (CRISPR) et des éditeurs de base composés de la variante de la protéine 9 (Cas9) associée à CRISPR catalytiquement déficiente et une protéine nucléobase désaminase, ont été développés pour les études génétiques des plantes et l’amélioration des cultures grâce à la manipulation de séquences d’ADN génomique. Cependant, ces outils ne permettent pas d’éditer les séquences d’ADN dans les organites végétaux, y compris les mitochondries et les chloroplastes, peut-être parce qu’il est difficile de fournir à la fois l’ARN guide et la protéine Cas9 aux organites ou d’exprimer les deux composants dans les organites simultanément.

Récemment, Mok et al. ont démontré que les éditeurs de bases de cytosine dérivés de DddA (DdCBE) sans CRISPR permettent des substitutions de bases C∙G-à-T∙A ciblées dans l’ADN mitochondrial des cellules de mammifères. Les DdCBE composés de domaines fractionnés non toxiques de la toxine cytidine désaminase bactérienne (DddAtox), d’une puce TALE conçue sur mesure et d’un inhibiteur de l’uracile glycosylase (UGI) fonctionnent comme des hétérodimères pour catalyser la désamination de la cytosine, induisant des conversions C-à-T, dans un région d’espacement entre les deux sites de liaison de la protéine TALE dans l’ADN cible.

L’avancée

- Publicité -

Dans une nouvelle étude, Kang, BC., Bae, SJ., Lee, S. et al. ont développé un système de clonage Golden Gate, qui utilise un total de 424 plasmides de sous-réseaux TALE et 16 plasmides d’expression, pour assembler des plasmides codant pour le DdCBE pour l’édition de bases d’organites dans les plantes. Leurs DdCBE conçus sur mesure pour cibler trois gènes dans l’ADN chloroplastique et deux gènes dans l’ADN mitochondrial ont obtenu des conversions C-à-T à haute fréquence dans les protoplastes de laitue et de colza.

Il est important de noter, relèvent les auteurs, que les modifications dans les organites des plantes ont été maintenues pendant la division cellulaire et le développement de la plante. De plus, ils ont pu obtenir des cals et des plantules de laitue résistants aux antibiotiques avec une homoplasie proche (99 %) en induisant une mutation dans le gène de l’ARNr 16S du chloroplaste. Même sans sélection d’antibiotiques, les fréquences de contrôle atteignaient 25 % dans les mitochondries et 38 % dans les chloroplastes.

Perspectives

Selon les chercheurs, d’autres études sont nécessaires pour déterminer si l’hétéroplasie induite par le DdCBE donne lieu à des effets phénotypiques et si l’efficacité de l’édition des organites peut être améliorée par l’ingénierie des DdCBE. Kang, BC., Bae, SJ., Lee, S. et al. espèrent que leur système de clonage Golden Gate sera une ressource précieuse pour l’édition de l’ADN des organites dans les plantes.

- Publicité -

Joseph Baraka.

Sur les mêmes sujets

-- Annonce --
Total
0
Share