Домашний кролик как модель геномного редактирования
DOI:
https://doi.org/10.28983/asj.y2024i8pp79-85Ключевые слова:
геномное редактирование, нуклеазы, мишени редактирования, меланофилин, миостатин, ошибки редактированияАннотация
Рассмотрено использование домашнего кролика в качестве объекта геномного редактирования, его преимущества и ограничения. Приводятся примеры использования домашнего кролика для имитации болезней человека и исследований возможных методов их коррекции. Представлены успешные попытки повлиять на проявление хозяйственно ценных признаков у домашнего кролика (окрас меха, живая масса) с использованием метода геномного редактирования. Обсуждаются история увеличения адресности воздействия на геномные элементы, разработка системы CRISPR/Cas9 для геномного редактирования. Рассматривается важность тщательного контроля результатов геномного редактирования в связи с потенциальными возможностями нарушения сплайсинга, возникновения спонтанных рекомбинаций, спонтанной интеграции в район редактирования участков ДНК, в том числе и мобильных генетических элементов.
Скачивания
Библиографические ссылки
Полиморфизм меланофилина у хорьков разного окраса / Г. Ю. Косовский [и др.] // Доклады РАН. Науки о жизни. 2024. Т. 514. С. 101–106. DOI: 10.31857/S2686738924010197. [Melanophilin polymorphism in ferrets of different color / G.Yu. Kosovsky, V. I. Glazko, O. I. Abramov, T.T. Glazko. Reports of the RAS. Life Sciences. 2024; 514: 101–106. (In Russ.)].
Boman I. A., V?ge D. I. An insertion in the coding region of the myostatin (MSTN) gene affects carcass conformation and fatness in the Norwegian Sp?lsau (Ovis aries). BMC Res Notes. 2009;2:1–5. DOI: 10.1186/1756-0500-2-98.
DeepCRISPR: optimized CRISPR guide RNA design by deep learning / G. Chuai, H. Ma, J. Yan, M. Chen, N. Hong, D. Xue, C. Zhou, C. Zhu, K. Chen, B. Duan, F. Gu, S. Qu, D. Huang, J. Wei, Q. Liu. Genome Biol. 2018;19(1):80. DOI: 10.1186/s13059-018-1459-4.
Demars J., Iannuccelli N., Utzeri V.J., Auvinet G., Riquet J., Fontanesi L., Allain D. New Insights into the Melanophilin (MLPH) Gene Affecting Coat Color Dilution in Rabbits. Genes (Basel). 2018;9(9):430. DOI: 10.3390/genes9090430.
Devillars A., Magon G., Pirrello C., Palumbo F., Farinati S., Barcaccia G., Lucchin M., Vannozzi A. Not Only Editing: A Cas-Cade of CRISPR/Cas-Based Tools for Functional Genomics in Plants and Animals. Int J Mol Sci. 2024;25(6):3271. DOI: 10.3390/ijms25063271.
Fan J., Wang Y., Chen Y. E. Genetically Modified Rabbits for Cardiovascular Research. Front Genet. 2021;12:614379. DOI: 10.3389/fgene.2021.614379.
Fischer K., Schnieke A. How genome editing changed the world of large animal research. Front Genome Ed. 2023;5:1272687. DOI: 10.3389/fgeed.2023.1272687.
Fontanesi L., Scotti E., Allain D., Dall'olio S. A frameshift mutation in the melanophilin gene causes the dilute coat colour in rabbit (Oryctolagus cuniculus) breeds. Anim Genet. 2014;45(2):248–55. DOI: 10.1111/age.12104.
Grobet L., Martin L. J. R., Poncelet D., Pirottin D., Brouwers B., Riquet J. A deletion in the bovine myostatin gene causes the double–muscled phenotype in cattle. Nat Genet. 1997;17:71–74. DOI: 10.1038/ng0997-71.
Han Y., Zhou J., Zhang R., Liang Y., Lai L., Li Z. Genome-edited rabbits: Unleashing the potential of a promising experimental animal model across diverse diseases. Zool Res. 2024;45(2):253–262. DOI: 10.24272/j.issn.2095-8137.2023.201.
Jia X., Ding P., Chen S., Zhao S., Wang J., Lai S. Analysis of MC1R, MITF, TYR, TYRP1, MLPH Genes Polymorphism in Four Rabbit Breeds with Different Coat Colors. Animals (Basel). 2021;11(1):81. DOI: 10.3390/ani11010081.
Kambadur R., Sharma M., Smith T. P., Bass J. J. Mutations in myostatin (GDF8) in double-muscled Belgian Blue and Piedmontese cattle. Genome Res. 1997;7:910–915. DOI: 10.1101/gr.7.9.910.
Levchenko O., Panchuk I., Kochergin-Nikitsky K., Petrova I., Nagieva S., Pilkin M., Yakovlev I., Smirnikhina S., Deev R., Lavrov A. Unexpected extra exon skipping in the DYSF gene during restoring the reading frame by CRISPR/Cas9. Biosystems. 2024; 235:105072. DOI: 10.1016/j.biosystems.2023.105072.
Li H., Wang G., Hao Z., Zhang G., Qing Y., Liu S. Generation of biallelic knock-out sheep via gene-editing and somatic cell nuclear transfer. Sci Rep. 2016;6:1–12. DOI: 10.1038/srep33675.
Listgarten J., Weinstein M., Kleinstiver B. P., Sousa A. A., Joung J. K., Crawford J., Gao K., Hoang L., Elibol M., Doench J. G., Fusi N. Prediction of off-target activities for the end-to-end design of CRISPR guide RNAs. Nat Biomed Eng. 2018;2(1):38–47. DOI: 10.1038/s41551-017-0178-6.
Mosher D. S., Quignon P., Bustamante C. D., Sutter N. B., Mellersh C. S., Parker H.G. A mutation in the myostatin gene increases muscle mass and enhances racing performance in heterozygote dogs. PLoS Genet. 2007;3:e79. DOI: 10.1371/journal.pgen.0030079.
Qian L., Tang M., Yang J., Wang Q., Cai C., Jiang S. Targeted mutations in myostatin by zinc-finger nucleases result in double-muscled phenotype in Meishan pigs. Sci Rep. 2015;5:1–13. DOI: 10.1038/srep14435.
Rezza A., Jacquet C., Le Pillouer A., Lafarguette F., Ruptier C., Billandon M., Isnard Petit P., Trouttet S., Thiam K., Fraichard A., Ch?rifi Y. Unexpected genomic rearrangements at targeted loci associated with CRISPR/Cas9-mediated knock-in. Sci Rep. 2019;9(1):3486. DOI: 10.1038/s41598-019-40181-w.
Sahu A. R., Jeichitra V., Rajendran R., Raja A. Novel report on mutation in exon 3 of myostatin (MSTN) gene in Nilagiri sheep: an endangered breed of South India. Trop Anim Health Prod. 2019;51:1817–1822. DOI: 10.1007/s11250-019-01873-7.
Saunders M. A., Good J. M., Lawrence E. C., Ferrell R. E., Li W-H., Nachman M. W. Human adaptive evolution at Myostatin (GDF8), a regulator of muscle growth. Am J Human Genet. 2006;79:1089–1097. DOI: 10.1086/509707.
Schuelke M., Wagner K. R., Stolz L. E., H?bner C., Riebel T., K?men W. Myostatin mutation associated with gross muscle hypertrophy in a child. New Engl J Med. 2004;350:2682–2688. DOI: 10.1056/NEJMoa040933.
Stefaniuk M., Kaczor U., Kulisa M. MSTN gene polymorphism in livestock animals. Postepy Hig Med Dosw (Online). 2014;68:633–639. DOI: 10.5604/17322693.1103271.
Stinckens A., Luyten T., Bijttebier J., Van den Maagdenberg K., Dieltiens D., Janssens S. Characterization of the complete porcine MSTN gene and expression levels in pig breeds differing in muscularity. Anim Genet. 2008;39:586–596. DOI: 10.1111/j.1365-2052.2008.01774.x.
Wang S., Qu Z., Huang Q., Zhang J., Lin S., Yang Y., Meng F., Li J., Zhang K. Application of Gene Editing Technology in Resistance Breeding of Livestock. Life (Basel). 2022;12(7):1070. DOI: 10.3390/life12071070.
Wang X., Yu H., Lei A., Zhou J., Zeng W., Zhu H. Generation of gene-modified goats targeting MSTN and FGF5 via zygote injection of CRISPR/Cas9 system. Sci Rep. 2015;5:1–9. DOI: 10.1038/srep 13878.
Xiao N., Li H., Shafique L., Zhao S., Su X., Zhang Y., Cui K., Liu Q., Shi D. A Novel Pale-Yellow Coat Color of Rabbits Generated via MC1R Mutation With CRISPR/Cas9 System. Front Genet. 2019;10:875. DOI: 10.3389/fgene.2019.00875.
Xie S., Li X., Qian L., Cai C., Xiao G., Jiang S. An integrated analysis of mRNA and miRNA in skeletal muscle from myostatin-edited Meishan pigs. Genome. 2019; 62:305–315. DOI: 10.1139/gen-2018-0110.
Xu J., Zhang J., Yang D., Song J., Pallas B., Zhang C., Hu J., Peng X., Christensen N.D., Han R., Chen Y.E. Gene Editing in Rabbits: Unique Opportunities for Translational Biomedical Research. Front Genet. 2021;12:642444. DOI: 10.3389/fgene.2021.642444.
Zhang J., Cui M. L., Nie Y. W., Dai B., Li F. R., Liu D. J. CRISPR/Cas9- mediated specific integration of fat-1 at the goat MSTN locus. FEBS J. 2018; 285:2828–2839. DOI: 10.1111/febs.14520.
Zhang J., Liu J., Yang W., Cui M., Dai B., Dong Y. Comparison of gene editing efficiencies of CRISPR/Cas9 and TALEN for generation of MSTN knock-out cashmere goats. Theriogenology. 2019;132:1–11. DOI: 10.1016/j.theriogenology.
Zhang Y., Wang Y., Yulin B., Tang B., Wang M., Zhang C. CRISPR/Cas9- mediated sheep MSTN gene knockout and promote sSMSCs differentiation. J Cell Biochem. 2019;120:1794–1806. DOI: 10.1002/jcb.27474.
Zhao J. J., Sun X. Y., Tian S. N., Zhao Z. Z., Yin M. D., Zhao M., Zhang F., Li S. A., Yang Z. X., Wen W., Cheng T., Gong A., Zhang J. P., Zhang X. B. Decoding the complexity of on-target integration: characterizing DNA insertions at the CRISPR-Cas9 targeted locus using nanopore sequencing. BMC Genomics. 2024;25(1):189. DOI: 10.1186/s12864-024-10050-6.
Zheng Y., Zhang Y., Wu L., Riaz H., Li Z., Shi D., Rehman S. U., Liu Q., Cui K. Generation of Heritable Prominent Double Muscle Buttock Rabbits via Novel Site Editing of Myostatin Gene Using CRISPR/Cas9 System. Front Vet Sci. 2022:842074. DOI: 10.3389/fvets.2022.842074.
Zhu W., Xie H., Chen Y., Zhang G. CrnnCrispr: An Interpretable Deep Learning Method for CRISPR/Cas9 sgRNA On-Target Activity Prediction. Int J Mol Sci. 2024; 25(8):4429. DOI: 10.3390/ijms25084429.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Аграрный научный журнал
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
