Multiple approaches for CRISPR-based targeting of DNA methylation to promoters of bacterial and viral susceptibility genes in cassava
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि CRISPR/Cas9-आधारित एपिजीनोम एडिटिंग उपकरण कसावा में संवेदनशीलता वाले जीनों के प्रमोटरों पर लक्षित डीएनए मिथाइलेशन को सफलतापूर्वक प्रेरित कर सकते हैं, जिससे उनकी अभिव्यक्ति को दबाया जा सकता है और बैक्टीरियल ब्लाइट एवं ब्राउन स्ट्रीक वायरस दोनों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदान की जा सकती है, हालांकि परिणामी मिथाइलेशन पैटर्न एडिटिंग मशीनरी के बिना पीढ़ियों तक सीमित स्थिरता प्रदर्शित करते हैं।
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कसावा के पौधों की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें। इस शहर को सुरक्षित रखने के लिए इसके पास सुरक्षा गार्ड (पौधे की प्रतिरक्षा प्रणाली) और विशिष्ट दरवाजे (जीन) हैं जो पहुंच को नियंत्रित करते हैं। दुर्भाग्य से, कुछ बुरे पात्रओं—जैसे कसावा बैक्टीरियल ब्लाइट पैदा करने वाले बैक्टीरिया और कसावा ब्राउन स्ट्रीक डिजीज पैदा करने वाले वायरस—ने इन दरवाजों की मास्टर चाबियां ढूंढ ली हैं। एक विशिष्ट दरवाजा, जिसे MeSWEET10a कहा जाता है, एक वीआईपी प्रवेश द्वार है जिसकी बैक्टीरिया को अंदर जाने और नुकसान पहुँचाने के लिए सख्त जरूरत होती है।
इस अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने इन दरवाजों को पूरी इमारत गिराए बिना लॉक करने का एक नया तरीका आजमाया। पारंपरिक "CRISPR कैंची" का उपयोग करके जीन को काटने और हटाने के बजाय (जो कि दरवाजे को पूरी तरह से ध्वस्त करने जैसा है), उन्होंने एक नए, अधिक सौम्य उपकरण का उपयोग किया: CRISPR-आधारित एपिजीनोम एडिटिंग।
यहाँ पौधे के डीएनए की कल्पना एक लंबे निर्देश मैनुअल के रूप में करें। आमतौर पर, पौधा "MeSWEET1a" दरवाजे के निर्देशों को जोर से और स्पष्ट रूप से पढ़ता है। वैज्ञानिकों ने दो अलग-अलग प्रकार के "हाइलाइटर" (विशेष एंजाइम जिन्हें मिथाइलट्रांसफेरेज़ कहा जाता है) का उपयोग किया जो CRISPR टूल से जुड़े हुए थे। उनका लक्ष्य MeSWEET10a दरवाजे के निर्देशों को इस तरह से हाइलाइट करना था जो पौधे को कहे, "इस पन्ने को अनदेखा करें; इसे न पढ़ें।"
यहाँ बताया गया है कि जब उन्होंने कसावा के पौधों में इसका परीक्षण किया तो क्या हुआ:
- हाइलाइटिंग सफल रही: दोनों हाइलाइटर टूल्स ने MeSWEET10a जीन के निर्देश मैनुअल पर "आणविक टेप" (डीएनए मिथाइलेशन) की एक परत सफलतापूर्वक जोड़ दी। यह टेप एक म्यूट बटन की तरह काम कर रहा था, जिसने जीन की आवाज़ को कम कर दिया।
- दरवाजे बंद रहे: क्योंकि जीन को म्यूट कर दिया गया था, इसलिए बैक्टीरिया को अपना वीआईपी प्रवेश द्वार नहीं मिल सका। परिणामस्वरूप, संक्रमित पत्तियों में सामान्य "वॉटर-सोकिंग" लक्षण (जो ऐसा दिखते हैं जैसे पत्तियां सड़ रही हों या बहुत अधिक पानी सोख रही हों) दिखाई नहीं दिए। पौधे बैक्टीरिया से लड़ने में बहुत बेहतर रहे।
- दोहरा काम: वैज्ञानिक केवल एक दरवाजे पर नहीं रुके। उन्होंने इस हाइलाइटिंग तकनीक का उपयोग उन दो अन्य दरवाजों पर भी किया जिनका उपयोग कसावा ब्राउन स्ट्रीक वायरस करता है। उन्होंने एक ही समय में तीनों लक्ष्यों पर "म्यूट टेप" सफलतापूर्वक लगा दिया।
- ट्रैफिक लाइट सिस्टम: शोधकर्ताओं ने अपने हाइलाइटिंग और पौधे के प्राकृतिक ट्रैफिक लाइट के बीच एक संबंध देखा। जब उन्होंने अपना "म्यूट टेप" (मिथाइलेशन) जोड़ा, तो पौधे के "ग्रीन लाइट" संकेत (जिन्हें H3K4me3 मार्क कहा जाता है) गायब हो गए। यह ऐसा है जैसे किसी दरवाजे पर "प्रवेश निषेध" का साइन लगाने से "जाओ" का सिग्नल अपने आप बंद हो जाता है।
- वंशानुक्रम का प्रश्न: अंत में, उन्होंने जांचा कि क्या हुआ जब इन पौधों की "अगली पीढ़ी" आई। उन्होंने पाया कि "म्यूट टेप" अगली पीढ़ी में भी स्थानांतरित हो गया, लेकिन यह थोड़ा अस्थिर था। मूल हाइलाइटर टूल की निरंतर उपस्थिति के बिना, जो टेप को बार-बार लगाने के लिए आवश्यक था, "म्यूट" प्रभाव धुंधला होने लगा और निर्देशों को फिर से पढ़ा जाने लगा।
संक्षेप में: वैज्ञानिकों ने सफलतापूर्वक एक "आणविक हाइलाइटर" का उपयोग करके उन विशिष्ट जीनों को शांत किया जिनकी बीमारी पैदा करने वाले बैक्टीरिया और वायरस को संक्रमित करने के लिए आवश्यकता होती है। इसने पौधों को रोग के प्रति अधिक प्रतिरोधी बना दिया, लेकिन सुरक्षा इस बात पर निर्भर करती है कि टूल सक्रिय रहे, क्योंकि टूल के हट जाने के बाद "साइलेंसिंग" (शांत करने का) प्रभाव पूरी तरह से स्थिर नहीं रहता है।
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