В геном паука был добавлен ген красного шёлка, в результате чего паук стал производить флуоресцентный шёлк Байройтский университет
На протяжении многих лет технология CRISPR-Cas9 в генной инженерии меняла мир, превращая её в 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 для пауков.
Исследователи из Байройтского университета недавно успешно вывели первого в мире паука с CRISPR-Cas9-модификацией, способного производить красный флуоресцентный шёлк. Для этой работы они использовали вид обыкновенного домашнего паука (Parasteatoda tepidariorum).
Поскольку многие пауки являются каннибалами и имеют разнообразную и сложную архитектуру генома, генетические манипуляции и выращивание полученного потомства представляют собой серьёзную проблему. Из-за этих факторов они недостаточно представлены в лабораторных исследованиях. Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи разработали новое решение на основе CRISPR, содержащее последовательность генов красного флуоресцентного белка шёлка, и ввели его в неоплодотворённые яйца пауков.
Процесс микроинъекции был непростой задачей. Он включал в себя анестезию пауков углекислым газом, чтобы предотвратить их движение во время процедуры. После восстановления самки спаривались с самцами того же вида. Потомство производило шёлк, содержащий красный флуоресцентный белок, что доказывало, что изменения в генах закрепились, не изменив структуру шёлка.
«Мы впервые в мире продемонстрировали, что CRISPR-Cas9 можно использовать для встраивания нужной последовательности в белки паучьего шёлка, тем самым обеспечивая функционализацию этих шёлковых волокон», — говорит профессор Томас Шайбель, старший автор исследования.
Паучий шелк — удивительное натуральное волокно, известное своей исключительной прочностью на разрыв, эластичностью, легкостью и биоразлагаемостью. Этот успешный эксперимент может открыть путь к усовершенствованию свойств шелка, расширив его потенциал в материаловедении и биотехнологии.
«Возможность применения генного редактирования CRISPR к паутинному шелку очень перспективна для исследований в области материаловедения. Например, ее можно использовать для дальнейшего повышения и без того высокой прочности паутинного шелка на разрыв», — говорит Шайбель.
Кроме того, это исследование было сосредоточено не только на создании цветных паутин. Команда также экспериментировала с процессом, известным как CRISPR-KO. Исследователи проверяли эффективность своих модификаций, «выключая» или подавляя ген под названием «so».
Считалось, что этот конкретный ген имеет решающее значение для развития глаз у пауков, и с помощью CRISPR-KO исследователи подтвердили эту гипотезу. Блокирование гена so привело к тому, что у пауков не стало глаз. Это позволило глубже понять генетику этого малоизученного существа, подтвердив роль гена в формировании глаз у паукообразных.