В течение многих лет геномная технология CRISPR-Cas9 преобразовывала генную инженерию, точный инструмент для преобразования всего, от сельского хозяйства до медицины. Благодаря своей невероятной эффективности этот молекулярный инструмент применялся к растениям, животным и даже бактериям. Но до сих пор никто не использовал CRISPR-Cas9 на пауках.
Исследователи из Университета Байройта недавно успешно вывели первого в мире паука, модифицированного с помощью CRISPR-Cas9, для производства красного флуоресцентного шелка. Для этой работы они использовали вид обыкновенного домового паука ( Parasteatoda tepidariorum ).
Поскольку многие пауки являются каннибалами, с разнообразной и сложной архитектурой генома, генетические манипуляции и воспитание полученного потомства представляют собой значительные проблемы. Эти факторы сделали их недостаточно представленными в лабораторных исследованиях. Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи разработали новое решение CRISPR, содержащее последовательность гена для красного флуоресцентного белка шелка, и ввели его в неоплодотворенные яйца паука.
Процесс микроинъекции был непростой задачей. Он включал анестезию пауков с помощью CO2, чтобы предотвратить движение во время процедуры. После восстановления самки были скрещены с самцами того же вида. Потомство спряло шелк, пропитанный красным флуоресцентным белком, что является доказательством того, что редактирование генов закрепилось, не изменив сборку шелка.
«Мы впервые в мире продемонстрировали, что CRISPR-Cas9 можно использовать для включения желаемой последовательности в белки паучьего шелка, тем самым обеспечивая функционализацию этих шелковых волокон», — говорит профессор, доктор Томас Шайбель, старший автор исследования.
Паучий шелк — это увлекательное натуральное волокно, известное своей чрезвычайной прочностью на разрыв, эластичностью, малым весом и биоразлагаемостью. Этот успешный эксперимент может открыть дверь к улучшенным функциональным возможностям шелка, расширяя его потенциал в материаловедении и биотехнологии.
«Возможность применения генной инженерии CRISPR к паучьему шелку весьма перспективна для исследований в области материаловедения. Например, ее можно использовать для дальнейшего повышения и без того высокой прочности паучьего шелка на разрыв», — говорит Шайбель.
Кроме того, это исследование не было сосредоточено только на плетении цветных сетей. Команда также экспериментировала с процессом, известным как CRISPR-KO. Здесь исследователи проверили эффект своих модификаций, «выключая» или подавляя ген под названием «so».
Этот конкретный ген считался критически важным для развития глаз у пауков, и с помощью процесса CRISPR-KO исследователи подтвердили эту гипотезу. Блокирование гена so привело к появлению пауков без глаз. Это дало прогресс в генетическом понимании этого малоизученного существа, подтвердив роль гена в формировании глаз паукообразных.
Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition .
