ZQTALEN: Nová generace nástroje pro přesnou úpravu rostlinného genomu
26.5.2025 | Jan Šnábl
Vědci z Fujian Agriculture and Forestry University představili inovativní nástroj pro úpravu genomu rostlin nazvaný ZQTALEN. Tento nový systém navazuje na metodu TALEN, známou svou vysokou specifitou a flexibilitou, a odstraňuje její největší nevýhodu – složitou konstrukci vektorů. ZQTALEN přináší efektivnější, jednodušší a méně nákladnou tvorbu genetických modulů, což umožňuje jeho širší využití v genetickém výzkumu rostlin. Úspěšné testování v rýži potvrzuje jeho praktický přínos pro vývoj rostlinných mutantů.
Metoda TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) je jedním z nástrojů pro cílenou editaci DNA a je ceněná především pro svou vysokou přesnost, nezávislost na epigenetických úpravách a schopnost editace i v organelách, bez nutnosti navazovat na specifická PAM místa (na rozdíl od CRISPR/Cas systémů). Přestože má řadu výhod, její širší uplatnění v rostlinné genetice dlouhodobě brzdila technická náročnost sestavování TALEN vektorů, zejména při práci s vysoce repetitivními úseky DNA.
Na tuto výzvu reagovali vědci vyvinutím nového nástroje ZQTALEN, který přináší hned několik klíčových inovací:
- optimalizované kódování proteinových sekvencí (tzv. kodonová optimalizace),
- efektivní metody sestavování TALE jednotek pomocí PCR a kombinace Golden Gate klonování a Gateway rekombinace,
- snížení opakovatelnosti sekvencí ve výsledném vektoru, čímž se zvyšuje jeho stabilita.
Tradiční přístupy k sestavování TALEN vektorů využívají vícestupňové metody, které jsou časově i technicky náročné, zejména při práci s dlouhými nebo opakujícími se úseky DNA. V systému ZQTALEN je použito pouze jednoúrovňové Golden Gate klonování, které je efektivní i při skládání vysoce repetitivních fragmentů. Následně je finální vektor sestaven pomocí Gateway rekombinace. Vědci se také věnovali problematice modulárního sestavování TALE jednotek. Namísto tradičních přístupů, které vyžadují desítky různých modulů, použili moduly se dvěma repetitivními sekvenčními motivy (RVD), čímž dosáhli rovnováhy mezi nízkým počtem potřebných fragmentů a dostatečnou variabilitou. Tento přístup zjednodušuje celý proces a zároveň snižuje náklady i časovou náročnost.
ZQTALEN byl otestován na rýžovém genu Nramp5, který je známý svou rolí v transportu kovových iontů. Pomocí ZQTALEN se podařilo dosáhnout vysoké četnosti vzniku mutantních rostlin, což potvrzuje účinnost nového systému. Další výhodou je nízká repetitivita finálního vektoru, což snižuje riziko nestability a usnadňuje molekulární verifikaci v laboratorních podmínkách. Tato vlastnost má zásadní význam pro dlouhodobou použitelnost vektorů při vývoji geneticky upravených rostlin.
ZQTALEN představuje významný krok vpřed ve vývoji nástrojů pro editaci rostlinných genomů. Kombinací technické jednoduchosti, vysoké účinnosti a modularity otevírá cestu k širšímu využití TALEN technologie i mimo specializované laboratoře. Jeho přínos je významný jak pro základní výzkum, tak pro aplikace v zemědělství a biotechnologiích.
Zdroje: