Gezielte Genomveränderung mit programmierbaren Nukleasen

© Reprinted from Zhu, C., Bortesi, L., Baysal, C., Twyman, R.M., Fischer, R., Capell, T., Schillberg, S., Christou, P., n.d. Characteristics of Genome Editing Mutations in Cereal Crops. Trends in Plant Science. http://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.08.009, with permission from Elsevier
Die vier wichtigsten Nukleasen, die für Genome Editing eingesetzt werden sind a) Meganukleasen, b) Zinc-Finger Nukleasen, c) TALENs und d) das CRISPR/Cas9 System.

Sequenzspezifische Nukleasen werden genutzt, um DNA Doppelstrangbrüche an ausgewählten Stellen im Pflanzengenom zu erzeugen. Dadurch werden an diesen Stellen DNA Reparaturmechanismen induziert, die für unterschiedliche Zwecke genutzt werden können. Neben der gezielten Abschaltung unerwünschter Genfunktionen, können insbesondere auch Genoptimierungen erreicht werden. Die Technologie erlaubt weiterhin das gezielte Einbringen von Transgenen an definierten Stellen im Pflanzengenom. Dadurch können Modell- und Nutzpflanzen mit veränderten Eigenschaften erzeugt werden.

In unserer Abteilung nutzen wir sowohl Zinkfingernukleasen als auch das CRISPR/Cas9 System, um gezielte Veränderung im Genom von Pflanzen und Pflanzenzellkulturen zu erzeugen. Gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie und Wissenschaft entwickeln wir Pflanzen mit verbesserten Eigenschaften und arbeiten an der stetigen Optimierung der eingesetzten Verfahren in Modellorganismen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

 

 

 

Ausgewählte Publikationen#

Baysal, C., Bortesi, L., Zhu, C., Farré, G., Schillberg, S., Christou, P. (2016). CRISPR/Cas9 activity in the rice OsBEIIb gene does not induce off-target effects in the closely related paralog OsBEIIa. Molecular Breeding 36: 108. http://doi.org/10.1007/s11032-016-0533-4

Bortesi, L., and Fischer, R. (2015). The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond. Biotechnology Advances 33 (1). http://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2014.12.006

Jansing, J., Schiermeyer, A., Schillberg, S., Fischer, R., Bortesi, L. (2019)
Genome editing in agriculture: Technical and practical considerations International Journal of Molecular Sciences, 20 (12), 2888. https://doi.org/10.3390/ijms20122888

Kirchhoff, J., Schiermeyer, A., Schneider, K., Fischer, R., Ainley, W.M., Webb, S.R., Schinkel, H, Schillberg, S.
Gene expression variability between randomly and targeted transgene integration events in tobacco suspension cell lines (2020) Plant Biotechnol Rep https://doi.org/10.1007/s11816-020-00624-7

Schiermeyer, A., Schneider, K, Kirchhoff, J., Schmelter, T., Koch, N, Ke, J., Herwartz, D., Blue, R., Marri, P., Samuel, P., Corbin, D.R., Webb, S.R., Gonzalez, D.O., Folkerts, O., Fischer, R., Schinkel, H., Ainley, W. M., Schillberg, S. (2019)
Targeted insertion of large DNA sequences by homology‐directed repair or non‐homologous end joining in engineered tobacco BY‐2 cells using designed zinc finger nucleases. Plant direct 3, No.7, Art. e00153. http://doi.org/10.1002/pld3.153

Schneider, K., Schiermeyer, A., Dolls, A., Koch, N., Herwartz, D., Kirchhoff, J., Fischer, R. et al. (2016). Targeted gene exchange in plant cells mediated by a zinc finger nuclease double cut. Plant Biotechnology Journal 14 (4). http://doi.org/10.1111/pbi.12483