طراحی و بررسی اولیه sgRNA برای ایجاد جهش در ژن β-)2-1( زایلوزیل ترانسفراز (XylT) در گیاهLemna minor با هدف مهندسی مسیر N-گلیکوزیلاسیون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه زیست فراورده های گیاهی، دانشکده بیوتکنولوژی کشاورزی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران
2 عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری
10.22034/jpr.2026.8660.3421
چکیده
عدسک آبی (Lemna minor L.) به دلیل ویژگی‌های برجسته مانند رشد سریع، توانایی دوبرابر شدن زیست توده در حدود ۱ تا ۲ روز و محتوای پروتئینی بالا، به عنوان یک سامانه مؤثر برای تولید پروتئین‌های نوترکیب مطرح است. با این حال، وجود قندهای غیرانسانی نظیر α-)3-1( فوکوز و β-)2-1( زایلوز در ساختار -Nگلیکان‌ها، چالشی مهم برای کاربرد دارویی این پروتئین‌ها محسوب می‌شود. در این پژوهش، با هدف انسانی‌سازی الگوی گلیکوزیلاسیون در گیاه L. minor، از سامانه ویرایش ژنومی CRISPR/Cas9 برای القاء جهش هدفمند در ژن β-)2-1( زایلوزیل ترانسفراز (XylT) استفاده شد. فرآیند باززایی گیاهان تراریخت تحت گزینش هیگرومایسین، منجر به تولید ۳۰ لاین گیاهی تراریخت مستقل گردید. آنالیزهای توالی‌یابی در ۱۰ لاین منتخب، ایجاد جهش در ژن XylT را تأیید کرد؛ نتایج نشان داد که تنها ۲ لاین (20%) دارای جهش‌ هتروزیگوت (جهش در یک آلل) بودند، در حالی که ۸ لاین از ۱۰ لاین (80%) الگوی کایمریسم را نشان دادند. نتایج این پژوهش نشان داد که سامانه ویرایش ژنومی CRISPR/Cas9 پتانسیل ایجاد جهش‌ هدفمند در ژنXylT در گیاه عدسک آبی (L. minor) را دارا است. این مطالعه به‌عنوان نخستین گزارش از به‌کارگیری این فناوری بر روی عدسک آبی بومی ایران، نشان داد که امکان دستورزی ژن‌های درگیر در مسیر -Nگلیکوزیلاسیون در این سامانه گیاهی وجود دارد. با این حال، بروز فراوان کایمریسم در لاین‌های تراریخت به‌عنوان یک محدودیت کلیدی مطرح شد که بر ضرورت بهینه‌سازی شرایط ویرایش ژنوم تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design and Preliminary Evaluation of sgRNA for Targeted Mutation in the β-(1,2)-Xylosyltransferase (XylT) Gene of Lemna minor Toward Engineering the N-Glycosylation Pathway

نویسندگان English

Sadegh Shojaei Baghini 1
Kasra Esfahani 1
Mahdi Arezoumandi 1
Elham Taghipour 1
Ali Hatef Salmanian 2
1 National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB), Department of Agricultural Biotechnology, Plant Bioproducts Department, Tehran, Iran.
2 Faculty member/ NIGEB
چکیده English

Duckweed (Lemna minor L.) has emerged as an efficient platform for recombinant protein production due to its advantageous characteristics, including rapid growth, a biomass doubling time of approximately 1–2 days, and high protein content. However, the presence of non-human sugars such as α-(1,3)-fucose and β-(1,2)-xylose in the structure of N-glycans presents a major challenge for the therapeutic application of these proteins. In this study, with the aim of humanizing the glycosylation pattern in L. minor, the CRISPR/Cas9 genome editing system was used to introduce targeted mutations in the β-(1,2)-xylosyltransferase (XylT) gene. The regeneration of transgenic plants under hygromycin selection resulted in 30 independent transgenic lines. Sequence analysis of 10 randomly selected lines confirmed mutations in the XylT gene. The results showed that only 2 lines (20%) carried heterozygous mutations (mutation in a single allele), while 8 out of 10 lines (80%) displayed a chimeric pattern. These findings demonstrate the potential of CRISPR/Cas9 for targeted editing of the XylT gene in L. minor. As the first report of applying this technology in native Iranian duckweed, this study highlights the feasibility of manipulating genes involved in the N-glycosylation pathway in this plant system. However, the high frequency of chimerism observed in transgenic lines underscores a key limitation and emphasizes the need for further optimization of genome editing conditions in duckweed.

کلیدواژه‌ها English

CRISPR/Cas9
Lemna minor
N-glycosylation
β-(1
2)-xylosyltransferase

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 فروردین 1405

  • تاریخ دریافت 24 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 12 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 18 بهمن 1404