في دراسة نشرت في مجلة Plant Communications، كشف باحثون من معهد تشينغداو للطاقة الحيوية وتكنولوجيا العمليات الحيوية (QIBEBT) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم عن نمط التوزيع والتغيرات الديناميكية في DNA N6-methyladenine (6mA) بدقة قاعدة واحدة في سلالات متحولة من النوع البري و6 مللي أمبير، مما يكشف عن دورها الحاسم في تراكم الدهون، خاصة في ظل ظروف الإضاءة العالية.
ما هي المزايا التي تكشفها الدراسة؟
تقدم نباتات NannoChloropsis Oceanica المعروفة بمتانتها وكفاءتها في الزراعة الخارجية، مزايا مثل النمو السريع، والتحمل القوي لثاني أكسيد الكربون، وتخليق الدهون القوي، والأحماض الدهنية غير المشبعة عالية الجودة. بفضل حجم الجينوم الصغير (~ 30 ميجابايت) والطبيعة الفردية، فإنه يسمح بالتلاعب الجيني المرن، بما في ذلك خروج الجينات، والإفراط في التعبير، وحذف الأجزاء الجينومية الكبيرة، وإعادة التركيب المتماثل، مع كفاءة تحرير عالية.
رؤى حول دور 6mA في التعبير الجيني
6mA هو تعديل مهم لمثيلة الحمض النووي. باستخدام التسلسل في الوقت الحقيقي لجزيء واحد، كشف الباحثون عن مشهد الجينوم الكامل 6 مللي أمبير لـ NannoChloropsis Oceanica. تسلط النتائج الضوء على الإثراء التفضيلي لـ 6 مللي أمبير في نموذج AGGYV، والمستويات المرتفعة داخل الترانسبوزونات والمناطق غير المترجمة 3′، والارتباط الوثيق بالنسخ النشط.
وقال غونغ يانهاي، المؤلف الأول المشارك للدراسة: “لقد لاحظنا زيادة تدريجية قدرها 6 مللي أمبير على طول اتجاه النسخ الجيني، مع إثراء محدد بالقرب من الجهات المانحة للوصلات ومواقع انتهاء النسخ”.
آثار تعديل مستويات 6mA
لمزيد من التحقيق في تأثيرات 6mA، قام الباحثون بحذف جين 6mA methyltransferase (NO08G00280). أدى ذلك إلى تغيير في أنماط المثيلة وتغييرات في التعبير عن الجينات الرئيسية المرتبطة بالعامل المساعد للموليبدينوم، وناقلات الكبريتات، وترانسفيراز الجليكوزيل، والليباز، واختزال سلفوكسيد الميثيونين، مما أدى في النهاية إلى انخفاض في الكتلة الحيوية وإنتاج النفط.
وقال البروفيسور وانغ كينتاو، المؤلف الأول المشارك للدراسة: “هذه النتائج لم تؤكد صحة الإنزيمات الرئيسية في مسار التنظيم اللاجيني فحسب، بل سلطت الضوء أيضًا على الدور المحوري لـ 6 مللي أمبير في تراكم الدهون في النانوكلوروبسيس في ظل ظروف الإضاءة العالية”.
إمكانية التطبيقات الصناعية
توفر هذه النتائج نظرة ثاقبة لاستخدام تعديلات الجينوم اللاجيني لزيادة كفاءة إنتاج الكتلة الحيوية والدهون في الطحالب الدقيقة الصناعية. تعد هذه الدراسة جزءًا من مبادرة تصميم وتوليف النانوكلوروبسيس (NanDeSyn)، والتي تضم 26 فريقًا بحثيًا من ثمانية دول، لتنسيق الجهود لتعزيز أبحاث التربية الجزيئية والبيولوجيا الاصطناعية في تثبيت الكربون الصناعي والطحالب الدقيقة المنتجة للنفط.
بدء التجارب التطبيقية
“من خلال جهودنا التعاونية، قمنا بمشاركة مجموعات بيانات شاملة تتضمن خرائط التعديل اللاجيني للجينوم الكامل بقدرة 6 مللي أمبير، والنسخ، والطفرات المرتبطة بها في ظل ظروف زراعة مختلفة. هذه الموارد القيمة متاحة الآن للمجتمع العلمي من خلال موقع NanDeSyn. قال البروفيسور شو جيان، المؤلف المقابل للدراسة: “هدفنا المشترك هو تطوير أبحاث الطحالب الدقيقة الصناعية من خلال تعزيز تبادل موارد البلازما الجرثومية والأدوات الوراثية ومعلومات الجينوم الوظيفية”.