사람과 토마토는 모양과 크기가 다릅니다. 모든 개인은 유전자가 어떻게 작용하고 기능하는지에 영향을 미치는 고유한 유전적 변이(돌연변이) 세트를 가지고 있기 때문입니다. 함께 추가하면 수백만 개의 작은 유전적 변이가 특정 돌연변이가 개인에게 어떤 영향을 미칠지 예측하기 어렵습니다. 콜드 스프링 하버 연구소(CSHL) 교수이자 Howard Hughes Medical Institute 연구원인 Zach Lippman은 토마토의 유전적 변이가 특정 돌연변이가 식물에 영향을 미치는 방식에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 보여주었습니다. 그는 다양한 토마토 품종에 대한 돌연변이의 영향을 예측할 수 있도록 노력하고 있습니다.
돌연변이의 다른 조합은 예측할 수 없이 토마토의 크기에 영향을 줄 수 있습니다. 이 이미지에서 첫 번째 열은 돌연변이되지 않은(WT) 토마토를 보여줍니다. 두 번째 및 세 번째 열은 과일 크기 유전자 SlCV1에 대한 프로모터(R4 또는 R3) 영역에 단일 돌연변이가 있는 토마토를 보여줍니다. 개별 돌연변이는 과일 크기에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러나 이 두 돌연변이(R1 + R4)의 조합은 훨씬 더 큰 열매를 맺습니다.
이 연구에서 Lippman과 그의 팀은 과일 크기를 제어하는 두 개의 토마토 유전자인 SlCV3 및 SlWUS에 대해 매우 정확하고 표적화된 유전자 편집 도구인 CRISPR를 사용했습니다. 그들은 발현을 제어하는 유전자 근처의 프로모터 영역에서 DNA의 작은 조각을 제거하여 60개 이상의 토마토 돌연변이를 생성했습니다. 어떤 경우에는 개별 돌연변이가 토마토의 크기를 약간 늘렸습니다. 일부 돌연변이 쌍은 과일 크기를 전혀 변경하지 않았습니다. 몇 가지 시너지 효과로 인해 예상치 못한 과일 크기의 극적인 증가가 발생했습니다. Lippman은 다음과 같이 말합니다. 이 시퀀스를 변경하면 이 효과를 얻을 수 있습니다. 왜냐하면 당신이 엔지니어링하는 돌연변이 근처에 자연이 축적하고 게놈 전체에 흩어져 있는 다른 변이의 바다가 있기 때문입니다. 그 중 많은 것들이 당신이 만들고 있는 특정 돌연변이에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.”
두 돌연변이에 대한 이러한 상호작용 범위는 서로 다른 유전적 배경에서 발생하는 단일 돌연변이의 결과를 모델링합니다. 그 효과는 일부 사람들이 질병을 유발하는 돌연변이로부터 자신을 보호하는 특정 기존 돌연변이를 가질 수 있는 일부 인간 질병에서 발견되는 것과 유사합니다.
Lippman과 그의 팀은 개별 및 결합 돌연변이가 특정 작물 특성에 어떻게 영향을 미치는지 계속 정량화할 것입니다. 지금까지 그들은 두 개의 개별 돌연변이 사이의 상호작용을 측정했지만 게놈에는 수백만 개의 변이가 있습니다. Lippman은 번식을 보다 예측 가능하고 효율적으로 만들기 위해 충분한 측정 가능한 상호 작용을 연구하기를 희망합니다.
자세한 내용은 다음을 참조하십시오 :
콜드 스프링 하버 실험실
www.cshl.edu