روش غربال گری ژنتیکی برای ریزجلبک های تراریخت هسته ای Chlamydomonas reinhardtii با قابلیت بالای بیان ژن های خارجی

ریزجلبک سبز تک سلولی Chlamydomonas reinhardtii به عنوان یک بیوراکتور پتانسیل دار جهت تولید مولکول های صنعتی مانند سوخت های زیستی، پروتئین های درمانی یا آنزیم های صنعتی معرفی می شود. بیان پروتئین های هترولوگ در ژنوم هسته C. reinhardtii در مقایسه با کلروپلاست آن دارای چندین مزیت از جمله امکان بیان پروتئین های ترشحی و تخلیص آن ها و همچنین اعمال تغییرات پیچیده پس از ترجمه پروتئین ها مانند گلیکوزیلاسیون می باشد. اما درج تصادفی سازه ژنی در ژنوم و اثرات موقعیتی درج سازه در ژنوم یکی از مهم ترین معایب بیان ژن در هسته است. چراکه به دلیل درج تصادفی سازه بیانی در مناطق هتروکروماتینی که از لحاظ بیان ژن غیرفعال هستند، سیستم بیان کننده ژن خاموش و غیر فعال می شود. در این پژوهش، روش ژنتیکی کارآمدی برای غربال گیری و گزینش ریزجلبک های تراریخت هسته ای C. reinhardtii طراحی و بهینه سازی شد. این روش ژنتیکی بر اساس سیستم بیان کننده ژن  YFPمبتنی بر فعالیت پروتئین T7 RNAپلی مراز طراحی شد. جهت پیاده سازی این سیستم به سازه کلروپلاستی حاوی ژن YFP تحت کنترل راه انداز T7 و سازه هسته ای دربردارنده ژن T7 RNAپلی مراز نیاز بود. بعد از همسانه سازی سازه های بیانی مذکور، ابتدا لاین های ترانس پلاستومیک هموپلاسم ایجاد شده و سپس این لاین ها با سازه هسته ای سوپرترنسفرم شدند. به واسطه رونوشت برداری از این RNAپلی مراز رمزشونده در هسته و انتقال پروتئین آن به کلروپلاست، رونویسی از ژن YFP تحت کنترل راه انداز T7 درج شده در ژنوم کلروپلاستی انجام گرفت و در نتیجه تحت تابش ماوراء بنفش، طیف وسیعی از سیگنال فلورسنت حاصل از پروتئین YFP از لاینهای تراریخت ساطع شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که این روش غربال ژنتیکی برای گزینش لاین های تراریخت کلامیدوموناس که حاوی سازه هسته ای در قسمت یوکروماتین و فعال تر رونویسی است، به خوبی می تواند مورد بهره برداری قرار گیرد. در واقع، این روش ژنتیکی نه تنها درج ژن در قسمت های یوکروماتینی و فعال رونویسی ژنوم را تایید کرده، بلکه لاین های با قابلیت بیش تر جهت بیان ژن خارجی را نیز شناسایی می کند. این روش ژنتیکی قابلیت تعمیم به گیاهان عالی که دارای کلروپلاست می باشند را نیز داراست.