Applicazioni di editing genomico CRISPR/Cas mediato da Agrobacterium in organismi vegetali

Il sistema CRISPR/Cas è una tecnica altamente efficiente di editing genomico, che permette di modificare in modo veloce e mirato sequenze di DNA inducendo rotture sito-specifiche nel doppio filamento (“Double Strand Break”, DBS) e stimolando l’attivazione di meccanismi di riparazione cellulare. La specificità del taglio è data dalla proteina Cas, che agisce come una forbice molecolare ed è indirizzata da un RNA guida (sgRNA), derivante dalla trascrizione delle sequenze CRISPR. Questo sistema è stato originariamente studiato nei batteri, dove rappresenta una difesa adattativa contro i batteriofagi. Infatti, i batteri sono in grado di conservare integrando nel proprio genoma sequenze virali, che utilizzano, in caso di una nuova esposizione al virus, per indirizzare le endonucleasi Cas a distruggere le sequenze estranee. Questa tecnologia può essere presa in prestito dai batteri ed applicata in cellule eucariote riprogrammando la proteina Cas, legandola ad un RNA guida di sintesi. Nel caso delle cellule vegetali, per inserire l’sgRNA ed il gene o la proteina (rispettivamente per ottenere una transizione stabile o transiente), si può utilizzare Agrobacterium tumefaciens, un batterio del suolo in grado di inserire nel nucleo della cellula ospite un T-DNA (un singolo filamento di DNA) derivato dal plasmide Ti, mediante l’intervento di proteine di virulenza. Il sistema CRISPR/Cas mediato da Agrobacterium rappresenta dunque un’efficiente modello di trasformazione applicabile, per esempio, su specie di interesse agroalimentare per ottenere cultivar con una resa maggiore e più resistenti agli stress abiotici e biotici. Nonostante la difficile questione regolamentare che riguarda i prodotti dell’ingegneria genetica, sono numerosi gli esperimenti che ne dimostrano l’affidabilità e la validità. In particolare, in questo elaborato sono stati trattati i risultati ottenuti dall’applicazione del sistema CRISPR/Cas mediato da Agrobacterium rispettivamente in cellule di grano (“Tricum aestivum”) e di riso (“tropical japonica”).