パンコムギのアレルゲンとなるグルテンタンパク質を包括的に制御する転写因子の同定

全面控制面包小麦过敏原麸质蛋白的转录因子的鉴定

• 批准号: 22K05574
• 负责人: 川浦 香奈子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05574/
• 关键词: パンコムギ; ゲノム編集; グルテン; 転写因子; 小麦アレルギー

小麦アレルギーの原因となるタンパク質はさまざまなものが報告されており、その中に小麦粉のグルテンの構成成分である種子貯蔵タンパク質が含まれる。コムギにおいてゲノム編集技術が使えるようになり、任意の遺伝子のノックアウトが可能となったが、種子貯蔵タンパク質は多重遺伝子にコードされているため、個別に遺伝子をノックアウトするのは現実的ではない。そこで、これらの多重遺伝子の発現を制御する転写因子を同定し、転写因子をゲノム編集技術によりノックアウトすることで、種子貯蔵タンパク質遺伝子を包括的に制御することを目的とした。これにより、アレルゲンとなる種子貯蔵タンパク質遺伝子の発現を制御した低アレルゲン小麦の作出が可能であると考えられる。また、コムギにおいて高効率に変異導入ができるゲノム編集技術の確立を副次的な目的とした。コムギ品種Fielderを用いて転写因子の候補であるSPA、SHPについて、六倍体のパンコムギにおける3種の同祖遺伝子を標的としてCRISPR/Cas9システムによるゲノム編集を行った。Cas9とgRNAを発現するプラスミドベクターをパーティクルデリバリーシステムでコムギ未熟胚に導入する手法で実験を進めた。SPAを標的としたゲノム編集では、AゲノムおよびDゲノムのSPAではバイアレリックに、BゲノムのSPAではヘテロに変異が導入された遺伝子型aaBbddである系統が得られた。この個体における次世代の植物体を得ることで、SPAの3種類の同祖遺伝子すべてが変異した系統の形質評価が可能となった。一方で、SHPについては、標的配列の選定や培養条件の検討を行ったが、変異体を得ることはできなかった。SPAについても変異体は得られたものの変異導入効率は低いため、パンコムギにおけるゲノム編集の効率を上げるさらなる条件検討が必要であると考えられた。

已经报道了引起小麦过敏的各种蛋白质，包括种子储存蛋白，这是小麦粉中面筋的成分。基因组编辑技术现已在小麦中使用，使得可以淘汰任何基因，但是由于种子储存蛋白是由多个基因编码的，因此单独敲除基因并不现实。因此，目的是确定控制这些多个基因表达的转录因子，并使用基因组编辑技术敲除转录因子，以全面调节种子储存蛋白基因。这使得产生低过敏性小麦可以调节种子储存蛋白基因的表达，该基因成为过敏原。次要目的是建立一种基因组编辑技术，该技术允许在小麦中高效诱变。使用用于水疗中心和SHP的小麦品种野手进行基因组编辑，这是候选转录因子，使用CRISPR/CAS9系统，使用六脂粉面包小麦中的三个同质基因进行。实验是通过使用粒子递送系统将表达Cas9和GRNA的质粒向表达Cas9和GRNA的质粒载体引入未成熟小麦胚胎进行的。针对SPA的基因组编辑导致了基因型AABBDD的菌株，其中突变被引入A和D基因组中的SPA中，以及B基因组水疗中心，在异源中异差。通过在该个体中获得下一代植物体，可以评估所有三种类型的水疗基因突变的线条特征。另一方面，对于SHP，尽管选择了目标序列并检查了培养条件，但仍无法获得突变体。尽管获得了用于水疗中心的突变体，但诱变的效率较低，并且对提高基因组编辑效率的条件的进一步研究被认为是必要的。