ხალხიც და პომიდორიც სხვადასხვა ფორმისა და ზომისაა. ეს იმიტომ ხდება, რომ თითოეულ ინდივიდს აქვს გენეტიკური ვარიაციების უნიკალური ნაკრები - მუტაციები, რომლებიც გავლენას ახდენენ გენების მოქმედებასა და ფუნქციონირებაზე. ერთად დამატებული, მილიონობით მცირე გენეტიკური ვარიაცია ართულებს იმის პროგნოზირებას, თუ როგორ იმოქმედებს კონკრეტული მუტაცია რომელიმე ინდივიდზე. Cold Spring Harbor-ის ლაბორატორიის (CSHL) პროფესორმა და ჰოვარდ ჰიუზის სამედიცინო ინსტიტუტის მკვლევარმა ზაკ ლიპმანმა აჩვენეს, თუ როგორ შეიძლება გავლენა იქონიოს პომიდვრის გენეტიკური ვარიაციები მცენარეზე კონკრეტული მუტაციის გავლენას. ის მუშაობს პომიდვრის სხვადასხვა ჯიშებზე მუტაციების ეფექტის პროგნოზირებაზე.
მუტაციების სხვადასხვა კომბინაციამ შეიძლება არაპროგნოზირებად იმოქმედოს პომიდვრის ზომაზე. ამ სურათზე, პირველ სვეტში ნაჩვენებია არამუტაციური (WT) პომიდორი. მეორე და მესამე სვეტები აჩვენებს პომიდორს ერთი მუტაციით პრომოტორის რეგიონში (R1 ან R4) ნაყოფის ზომის გენის SlCV3. ცალკეული მუტაციები მცირე გავლენას ახდენს ნაყოფის ზომაზე. მაგრამ ამ ორი მუტაციის კომბინაცია (R1 + R4) გაცილებით დიდ ნაყოფს იძლევა.
ამ კვლევაში ლიპმენმა და მისმა გუნდმა გამოიყენეს CRISPR, ძალიან ზუსტი და მიზანმიმართული გენის რედაქტირების ინსტრუმენტი, პომიდვრის ორ გენზე, რომლებიც აკონტროლებენ ხილის ზომას, SlCV3 და SlWUS. მათ შექმნეს 60-ზე მეტი პომიდვრის მუტანტი დნმ-ის პატარა ნაჭრების ამოღებით პრომოტორულ რეგიონებში, გენებთან ახლოს, რომლებიც აკონტროლებენ მათ ექსპრესიას. ზოგიერთ შემთხვევაში, ცალკეულმა მუტაციებმა პომიდვრის ზომა ოდნავ გაზარდა. მუტაციების ზოგიერთმა წყვილმა საერთოდ არ შეცვალა ნაყოფის ზომა. რამდენიმე სინერგიულმა კომბინაციამ გამოიწვია ხილის ზომის დრამატული, არაპროგნოზირებადი ზრდა. ლიპმანი ამბობს: „ნამდვილი წმინდა გრაალი ამ ყველაფერში მოსავლის მოშენებისთვის არის პროგნოზირებადობა. თუ ამ თანმიმდევრობის მუტაციას მოვახდენ, ამ ეფექტს მივიღებ. იმის გამო, რომ არსებობს სხვა ვარიანტების ზღვა, რომელიც ბუნებამ დააგროვა იმ მუტაციასთან ახლოს, რომელსაც თქვენ ქმნით, ასევე მიმოფანტული მთელ გენომში, რომელთაგან ბევრი შეიძლება გავლენა იქონიოს კონკრეტულ მუტაციაზე, რომელსაც თქვენ ქმნით“.
ნებისმიერი ორი მუტაციისთვის ურთიერთქმედების ეს დიაპაზონი აყალიბებს ერთი მუტაციის შედეგებს, რომელიც ხდება სხვადასხვა გენეტიკურ ფონზე. ეფექტი შედარებულია ზოგიერთ ადამიანურ დაავადებასთან, სადაც ზოგიერთ ადამიანს შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული წინასწარ არსებული მუტაციები, რომლებიც იცავს მათ დაავადების გამომწვევი მუტაციებისგან.
ლიპმანი და მისი გუნდი გააგრძელებენ რაოდენობრივად განსაზღვრას, თუ როგორ მოქმედებს ინდივიდუალური და კომბინირებული მუტაციები მოსავლის გარკვეულ მახასიათებლებზე. აქამდე მათ გაზომეს ურთიერთქმედება ორ ინდივიდუალურ მუტაციას შორის, მაგრამ გენომებს აქვთ მილიონობით ვარიაცია. ლიპმანი იმედოვნებს, რომ შეისწავლის საკმარისად გაზომვადი ურთიერთქმედებები, რათა მოშენება უფრო პროგნოზირებადი და ეფექტური გახდეს.
დამატებითი ინფორმაციისათვის:
Cold Spring Harbor ლაბორატორია
www.cshl.edu