Design and characterization of sgRNAs aimed at the control of the phytopathogen Pseudocercospora fijiensis that causes Black Sigatoka
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Luis Moncayo [1] ; Paulo Centenaro [4] ; Diego Arcos Jacome [4] ; Alex Castro [4] ; Cristina Maldonado [5] ; Diego Vaca [2] ; Gardenia González [6] ; Carla Lossada [3] ; Aleivi Pérez [6] ; Lenin González Paz [6]
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[1] Universidad Católica de Cuenca
Universidad Católica de Cuenca
Cuenca, Ecuador
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[2] Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí
Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí
Portoviejo, Ecuador
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[3] Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
Venezuela
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[4] Universidad Agraria de Ecuador
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[5] Universidad Técnica de Babahoyp
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[6] Universidad del Zulia
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- Localización: Revista de la Facultad de Agronomía de La Universidad del Zulia, ISSN-e 2477-9407, Vol. 39, Nº. 1, 2022, págs. 13-18
- Idioma: inglés
- Títulos paralelos:
- Projeto e caracterização de sgRNAs visando o controle do fitopatógeno Pseudocercospora fijiensiscausador da Sigatoka Negra
- Diseño y caracterización de sgRNAs dirigidos al control del fitopatógeno Pseudocercospora fijiensis causante de la Sigatoka Negra
- Enlaces
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Resumen
- español
La Sigatoka Negra, causada por el hongo Pseudocercospora fijiensis (Mycosphaerella fijiensis) es una enfermedad importante del banano y plátano. El diseño de moléculas sgRNAs para el silenciamiento de genes ofrece un posible control de este fitopatógeno. Los sgRNAs son moléculas que se unen a enzimas para cortar de forma específica genes de interés. El aprovechamiento de estas moléculas requiere usar herramientas bioinformáticas para su estudio. Por lo que el objetivo de esta investigación fue diseñar y caracterizar sgRNAs para silenciar el gen de virulencia Fus3 y el gen de crecimiento CYP51en P. fijiensis, mediante el análisis de características estructurales, termodinámicas y funcionales que permiten discriminar los sgRNAs candidatos a control del fitopatógeno. Se obtuvieron diversos sgRNAs termodinámicamente estables y con alta especificidad para los genes diana, así como con secuencias fácilmente reconocibles por la nucleasa SpCas9, y con tamaños que permiten la difusión eficiente en citoplasmas eucariotas. Los resultados sugieren que todos los sgRNAs diseñados y caracterizados, pueden promover el correcto silenciamiento de los genes seleccionados para el control de P. fijiensis. Adicionalmente, se identificaron los diseños más óptimos, en función de las características consideradas en este estudio. Estos resultados, aunque requieren de estudios adicionales para perfeccionar la tecnología, son prometedores pues muestran la posibilidad de usar herramientas moleculares no tóxicas y de alta especificidad en biotecnología vegetal para el mejoramiento genético, mutagénesis dirigida, saneamiento vegetal y control de fitopatógenos.
- English
Black Sigatoka, caused by the fungus Pseudocercospora fijiensis(Mycosphaerella fijiensis) is an important disease of bananas and plantain. The design of sgRNAs molecules for gene silencing offers the possible control of this phytopathogen. The sgRNAs, are molecules that bind to enzymes to specifically edit genes of interest. The use of these molecules requires the use of bioinformatics tools for their study. Therefore, the objective of this research was to design and characterize sgRNAs to silence the Fus3 virulence gene and CYP51 gene growth in P. fijiensis, through the analysis of structural, thermodynamic and functional characteristics that allow to discriminate the sgRNAs candidates for control of the phytopathogen. Several thermodynamically stable sgRNAs with high specificity for the target genes were achieved, as well as with sequences easily recognizable by the SpCas9 nuclease, and with sizes that allow efficient diffusion in eukaryotic cytoplasms. The results suggest that all the designed and characterized sgRNAs can promote the correct silencing of the genes selected for the control of P. fijiensis. Additionally, the most optimal designs were identified, based on the characteristics considered in this study. These results, although they require additional studies to improve the technology, are promising as they show the possibility of using non-toxic and highly specific molecular tools in plant biotechnology for genetic improvement, directed mutagenesis, plant sanitation and control of phytopathogens
- português
A Sigatoka Negra, causada pelo fungo Pseudocercospora fijiensis (Mycosphaerella fijiensis), é uma doença importante da banana e da banana-da-terra. O desenho de moléculas de sgRNAs para silenciamento de genes oferece um possível controle deste fitopatógeno. sgRNAs são moléculas que se ligam a enzimas para cortar especificamente genes de interesse. O uso dessas moléculas requer o uso de ferramentas de bioinformática para seu estudo. Portanto, o objetivo desta pesquisa foi projetar e caracterizar sgRNAs para silenciar o gene de virulência Fus3 e o gene de crescimento CYP51 em P. fijiensis, por meio da análise de características estruturais, termodinâmicas e funcionais que permitem discriminar sgRNAs candidatos para controlar fitopatógenos. Vários sgRNAs termodinamicamente estáveis foram obtidos com alta especificidade para os genes alvo, bem como sequências facilmente reconhecíveis pela nuclease SpCas9, e com tamanhos que permitem difusão eficiente em citoplasmas eucarióticos. Os resultados sugerem que todos os sgRNAs projetados e caracterizados podem promover o correto silenciamento dos genes selecionados para o controle de P. fijiensis. Além disso, os designs mais ideais foram identificados, com base nas características consideradas neste estudo. Esses resultados, embora necessitem de estudos adicionais para o aprimoramento da tecnologia, são promissores, pois mostram a possibilidade do uso de ferramentas moleculares atóxicas e altamente específicas em biotecnologia vegetal para melhoramento genético, mutagênese dirigida, saneamento vegetal e controle de fitopatógenos.
- español
