Engenharia de genomas de plantas via sistema CRISPR-dCas12b

• Processo: 22/11738-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 08 de agosto de 2023
• Data de Término da vigência: 07 de agosto de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Vegetal
• Pesquisador responsável: Silvana Aparecida Creste Dias de Souza
• Beneficiário: Danyel Fernandes Contiliani
• Supervisor: Yiping Qi
• Instituição Sede: Instituto Agronômico (IAC). Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Secretaria de Agricultura e Abastecimento (São Paulo - Estado). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Maryland, College Park, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 21/13478-2 - Edição de genomas em espécies de gramíneas via CRISPR/Cas9, BP.DR
• Assunto(s): Engenharia genética Ativação transcricional CRISPR-Cas9
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: CRISPR-Cas12b | Genome engineering | rice | transcriptional activation | Engenharia genética

Resumo

Os impactos ambientais decorrentes das mudanças climáticas são ameaças graves aos sistemas agrícolas e à segurança alimentar global. Estratégias biotecnológicas englobam ferramentas promissoras para o melhoramento de plantas, permitindo o desenvolvimento rápido e preciso de culturas de alto desempenho. Nos últimos anos, o sistema CRISPR-Cas revolucionou a biotecnologia vegetal com sua precisão, viabilidade e baixo custo, promovendo inúmeros estudos de genômica funcional e o lançamento de produtos geneticamente modificados no mercado. Ainda assim, estes trabalhos dependem principalmente de aplicações de perda de função, enquanto que as abordagens de superexpressão gênica ainda são muitas vezes limitadas às barreiras das metodologias de transgenia convencional. Além da edição de genomas, a ativação por CRISPR (CRISPRa) pode ser conduzida por enzimas Cas (dCas) desativadas acopladas a domínios de ativação, que recrutam ativadores transcricionais nas regiões promotoras. Esta abordagem recente tem viabilizado superexpressões gênicas simultâneas em plantas através dos sistemas CRISPR-dCas9 e -dCas12a. Entretanto, a enzima dCas12b ainda mostra baixa eficiência na ativação transcricional de plantas devido a seus componentes e mecanismos de ação. Considerando que o dCas12b tem vantagens moleculares, tais como efeitos mínimos de off-targets e tamanho menor da proteína, esforços ainda são necessários para otimizar o sistema de ativação baseado em dCas12b. Portanto, o presente estudo visa desenvolver um sistema de ativação transcricional CRISPR-dCas12b altamente eficiente em plantas de arroz (Oryza sativa). Primeiro, os componentes moleculares do sistema de ativação transcricional serão desenvolvidos em diferentes configurações, clonados em um vetor de expressão (via Golden Gate e Gateway®), e depois avaliados em protoplastos de arroz. Quando o sistema atingir alta eficiência, linhagens estáveis de arroz serão geneticamente transformadas e avaliadas. Para ambas as abordagens, a expressão gênica será avaliada por PCR quantitativa (RT-qPCR). Coletivamente, os resultados deste estudo podem ser estendidos para ativação transcricional simultânea e aplicações de nocaute de genes, sendo facilmente traduzido para outras culturas economicamente importantes no mundo. Devido à universalidade da técnica CRISPR, nosso estudo promete uma ferramenta versátil de engenharia genômica com aplicação potencial não apenas em plantas, mas em animais e fungos. (AU)