Tıbbi Bitkilerde CRISPR/ Cas9

Uğuz H., Çoban F., Özer H., Aşkın H.

V. INTERNATIONAL MEDICINAL AND AROMATIC PLANTS CONFERENCE (MEDICINAL AROMATIC 2022), Rize, Türkiye, 29 Eylül - 02 Ekim 2022, ss.10

  • Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Rize
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.10
  • Atatürk Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Çok eski zamanlardan beri insanlar tıbbi bitkileri beslenmede, tedavide, endüstriyel amaçlı olmak üzere çeşitli alanlarda kullanmaktadırlar. Tıbbi bitkiler, farklı türde biyoaktif bileşiklerden ve ikincil metabolitlerden oluşmaktadırlar. Klasik ıslah yöntemleri ve yeni nesil dizileme (NGS) teknikleri, tıbbi öneme sahip bitkisel kaynaklı doğal ürünleri optimize etmek için başarıyla kullanılmıştırlar. 2013 yılına kadar çinko-parmak nükleazları (ZFN: Zinc Finger Nucleases) ve transkripsiyon aktivatörü benzeri endonükleazlar (TALEN: TAL Effector Nucleeases) gibi protein bazlı düzenleme araçları, transkripsiyonel düzeyde genom manipülasyonu için en sık kullanılan genomik düzenleme araçlarındandır. CRISPR/Cas (kümelenmiş düzenli aralıklarla kısa palindromik tekrarlar /CRISPR ile ilişkili proteinler) sistemi ilk olarak bakteri ve arkelerde tanımlanmıştır. CRISPR /Cas9 (CRISPR ile ilişkili 9 endonükleaz) sistemi, RNA güdümlü genom düzenleme için verimli, sağlam ve seçici bölgeye yönelik bir mutajenez stratejisidir. CRISPR/Cas sistemi sürekli olarak optimize edilmekte ve uygulama alanı da önemli ölçüde genişletilmiştir. Bu nedenle, CRISPR/Cas, bitki biyolojisinde devrim niteliğinde bir teknoloji olarak kabul edilmektedir. Son zamanlarda yapılan; nakavt, nokta mutasyonu, gen ekspresyonunun düzenlemesi, hedefe yönelik mutajenez yoluyla CRISPR/Cas düzenlemesi kullanılarak bir dizi bitki ikincil metabolik yolu (Alkaloid, terpenoid, flavonoidler, fenolik bileşikler, saponinler gibi) tasarlanmıştır. Bu genom düzenleme aracı, farmasötik ve nutrasötiklerin üretimini kolaylaştıran gelişmiş özelliklere sahip genetik olarak tasarlanmış tıbbi bitkisel ürünler üretmek için sentetik ve sistem biyolojisi, fonksiyonel genomik ve NGS araçlarını birleştirerek uygulanabilirliğini daha da genişletilmiştir. Amaç, bu teknolojinin genom fonksiyonel çalışmalarına, sentetik biyolojiye, genetik manipülasyonlara ve tıbbi bitkilerin germplazm inovasyonuna uygulanması için bir referans sağlamaktır. CRISPR-Cas'ın yakın gelecekte tıbbi bitki biyoteknolojisinde yeni bir çağ yaratması beklenmektedir

 Since ancient times, people have used medicinal plants in various fields such as nutrition, treatment and industrial purposes. Medicinal plants consist of different types of bioactive compounds and secondary metabolites. Classical breeding methods and next-generation sequencing (NGS) techniques have been successfully used to optimize plant-derived natural products of medical importance. Until 2013, protein-based editing tools such as zinc-finger nucleases (ZFN: Zinc Finger Nucleases) and transcription activator-like endonucleases (TALEN: TAL Effector Nucleeases) were among the most commonly used genomic editing tools for genomic manipulation at the transcriptional level. The CRISPR/Cas (clustered regularly spaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins) system was first described in bacteria and archaea. The CRISPR/Cas9 (CRISPR-associated 9 endonucleases) system is an efficient, robust and selective site-directed mutagenesis strategy for RNA-guided genome editing. The CRISPR/Cas system is constantly being optimized and its scope of application has been significantly expanded. Therefore, CRISPR/Cas is considered a revolutionary technology in plant biology. A series of plant secondary metabolic pathways (such as alkaloid, terpenoid, flavonoids, phenolic compounds, saponins) have been designed using recent CRISPR/Cas regulation by knockout, point mutation, regulation of gene expression, targeted mutagenesis. This genome editing tool has further expanded its applicability by combining synthetic and systems biology, functional genomics and NGS tools to produce genetically engineered medicinal herbal products with advanced properties that facilitate the production of pharmaceuticals and nutraceuticals. The aim is to provide a reference for the application of this technology to genome functional studies, synthetic biology, genetic manipulations, and germplasm innovation of medicinal plants. CRISPR-Cas is expected to usher in a new era in medicinal plant biotechnology in the near future.