העלאת מתילציה של DNA בצורה ממוקדת בעגבניה

תהליכים אפיגנטיים מאפשרים את המורכבות והייחודיות הפונקציונלית של כל תא ורקמה, בכך שהם מקנים את היכולת ליצור פרופילים שונים של ביטוי גנים מאותו הגנום המשותף לכל התאים באורגניזם. אחת מהמודיפיקציות האפיגנטיות הנלמדות ביותר היא מתילציה של ציטוזין על הDNA, אשר חיונית לוויסות ביטוי גנים. שינויים במתילציית הDNA הוכחו כקשורים עם מספר תהליכים התפתחותיים ופיזיולוגים. איבוד מתילציה באזורים מסוימים בפרומוטורים של גנים יכולה להוביל להגברת שעתוק, בגלל האפקט המגביל שיש למתילציה על הגישה לכרומטין. לכן, גרימת שינויים ממוקדים במתילציה של DNA הינה מטרה למניפולציות בביטוי גנים.

מטרת העבודה הייתה לפתח כלי ליצירת שינויים בפרופיל המתילציה של הDNA באזור ספציפי באזור הבקרה (פרומוטור) של הגן Colorless non-ripening (CNR), על מנת לשנות את ביטוי הגן. CNR הוא מרכיב עיקרי בוויסות תהליך הבשלת פרי העגבנייה. השתקה של ביטוי הגן על-ידי שינויים ספונטניים במתילציה של הDNA באזור הפרומוטור מעכבים את הבשלת הפרי וגורמים לפנוטיפ של פרי חסר צבע באפי-מוטנט.

על-ידי שימוש במערכת CRISPR-deactivated-Cas9 ובצירוף אנזים המבצע מתילציה של DNA, פיתחנו מערכת אשר אפשרה העלאת רמות מתילציה באזור ספציפי בשני רקעים גנטיים שונים. בהמשך, בכוונתנו לנצל את המערכת הזו ללמידה מעמיקה של הרגולציה של גנים נוספים שידוע כי מווסתים על-ידי מתילציה של DNA. יתר על כן, ניצול הכלי הזה לעריכה אפיגנטית בעגבנייה, שהינה גידול חקלאי חשוב, יכולה לסלול את הדרך לעריכה אפיגנטית ויצירת שינויים בביטוי גנים חשובים אחרים, לשיפור תכונות בתוכניות טיפוח, בצורה שאינה נחשבת כיום מודיפיקציה גנטית.