[注] 低形質（hypomorphic: 遺伝子産物の発現を抑制的にするまたは活性の低下した変異型の遺伝子産物を発現する遺伝子変異）
[出典] "Generation of viable hypomorphic and null mutant plants via CRISPR-Cas9 targeting mRNA splicing sites" Yoshimura M, Ishida T. J Plant Res. 2024-11-16. https://doi.org/10.1007/s10265-024-01597-2 [所属] 熊本大
ゲノム編集技術、特にCRISPR-Cas9は、遺伝子ノックアウトにより植物分子生物学にも革命をもたらしたが、このツールは致死遺伝子の機能解析には無効であり、遺伝子ノックダウンがその代替ツールとなる。日本の研究チームは今回、mRNAのスプライシング部位を標的とするCRISPR-Cas9により、重篤なヌル突然変異対立遺伝子と並んで、低形質突然変異対立遺伝子が実用的なことを、実証した。
[詳細]
シロイヌナズナのHIGH PLOIDY 2（HPY2 ）は、酵母NSE2オーソログをコードし、真核生物で保存されているSMC5/6複合体の一部であり、細胞周期の進行と植物の発生に不可欠なSUMO E3リガーゼ活性を持つ。HPY2 機能喪失変異体は、重度の矮小化と苗木の致死をもたらすことから、その機能解析を困難にしている。
これらの制限を克服するため、遺伝子機能を調べる新しいツールとして、HPY2 ノックダウン変異体を作製した。3つの変異対立遺伝子のうち、hpy2-cr1 とhpy2-cr2 変異体は既存の重篤なhpy2-1対立遺伝子に似ており、どちらも1つのエクソンに1塩基対の挿入を持ち、著しい根の短縮と苗の致死を引き起こした。
対照的に、イントロンとエクソンの接合部に5bpの欠失を持つ低形質変異体hpy2-cr3は、比較的長い根の伸長を示し、生殖期まで生存した。hpy2-cr3 のRT-PCR解析の結果、HPY2 の機能をある程度保持したまま切断されたポリペプチドを産生する非典型的なmRNAが検出され、表現型がより穏やかであることが説明された。
本研究は、致死遺伝子HPY2 の研究に不可欠な新規の低形質変異対立遺伝子の作製に成功したことを立証するとともに、複雑な遺伝的相互作用を調べるための生存可能な低形質変異体の作製にCRISPR-Cas9が有用であることを示した。
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