Glossar zum Genome Editing

Eine Variantenform eines Gens an einem bestimmten Ort auf einem Chromosomen. Verschiedene Allele erzeugen Variationen in den vererbten Merkmalen.

Base Editing ist eine Genome Editing Methode basierend auf CRISPR/Cas9. Es ermöglicht die gezielte und gezielte Umwandlung einer DNA- oder RNA-Basis in eine andere (d.h. die Einführung einer Punktmutation) mit Hilfe von DNA- oder RNA-Base-Editoren. Diese Basis-Editoren umfassen eine katalytisch deaktivierte Nuklease, die mit einem katalytisch aktiven Nukleobase-Deaminase-Enzym verschmolzen ist.

Eine fadenartige Struktur, die eine einzige Länge der DNA enthält, die normalerweise viele Hunderte von Genen trägt. Verschiedene Pflanzen haben unterschiedliche Chromosomenanzahl: Zuckerrüben haben zum Beispiel 18 Chromosomen. Pflanzen unterscheiden sich auch in Bezug auf die Ploidie, d.h. die Anzahl der Chromosomensätze.

Chromosomen befinden sich in der Regel im Zellkern einer Zelle. Neben den Chromosomen enthalten auch die Organellen der Pflanzen (Mitochondrien und Chloroplasten) DNA.

Eine adaptive Komponente des bakteriellen und archaealen Immunsystems, verwendet als Methode des Genome Editing. CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) beschreibt ein Segment von sich wiederholenden Sequenzen, die durch (fremde) virale DNA (sogenannte Spacer) getrennt sind. Proteine, die mit CRISPR (Cas) in Verbindung stehen, nutzen diese spezifischen Sequenzen, um die Zelle zu schützen, indem sie virale DNA finden und zerstören.

Der Organismus, aus dem Erbgut für den Transfer auf den Empfängerorganismus gewonnen wird.

Eine Veränderung der DNA-Sequenz (z.B. Insertion, Deletion,Substitution) an einer bestimmten Stelle im Genom, die mit gezielten Mutagenesemethoden des Genome Editing erzeugt wird und zu einer beabsichtigten Wirkung (z. B. Genstörung) führt.

Ein Protein, das als biologischer Katalysator für chemische Reaktionen wirkt.

Eine funktionelle Einheit der Vererbung, die ein Segment der DNA in einem bestimmten Teil eines Chromosomen ist. Ein Gen leitet in der Regel die Bildung eines Protein- oder RNA-Moleküls.

Keimplasma (d.h. erbgut), innerhalb dessen eine sexuelle Rekombination als Folge der Hybridisierung möglich ist, auch über Methoden wie die Embryokultur.

Biologischer Organismus, dessen Erbgut so verändert wurde, was unter natürlichen Bedingungen wie Kreuzung oder natürlicher Rekombination nicht möglich wäre.

Die vollständige DNA eines Organismus. Pflanzengenome sind sehr unterschiedlich in ihrer Größe.

Der Begriff umfasst mehrere neue Methoden, mit denen gezielte und standortspezifische Doppelstrangbrüche in der DNA induziert werden. Aufgrund des zelleigenen, aber oft fehleranfälligen DNA-Reparaturmechanismus (NHEJ: nicht-homologes End-Fügen) können Doppelstrangbrüche zu Mutationen führen (InDels, SNPs). In Gegenwart einer Reparaturvorlage kann der (zelluläre) präzise Mechanismus der homologen Rekombination (HR) genutzt werden, um spezifische Veränderungen in der DNA zu realisieren oder ganze Gene einzufügen. Die unter diesem Begriff zusammengefassten Methoden sind CRISPR/Cas, TALENs, ZFNs, Meganukleasen und ODM.

Die genetische Konstitution eines Organismus.

Kurze Abschnitte der RNA, die das DNA-schneidende Protein zum Zielort im Genom leiten. gRNA-Segmente enthalten den Bereich der Homologie zur Zielsequenz (in der Regel 20 Basen) und eine Sequenz, die mit der Nuklease interagiert (z. B. Cas9).

Verschiedene Varianten (Allele) eines bestimmten Gens auf den homologen Chromosomen einer Zelle oder eines Organismus.

Reparaturmechanismus der Zelle für DNA-Strangbrüche, die ein Segment der homologen Spender-DNA (als Reparaturschablone) verwendet, um die DNA zu "patchen". Die Reparaturvorlage Spender-DNA muss große Ähnlichkeiten mit den Spaltenstellen der DNA in ihren Sequenzen (Homologien) aufweisen, um eingefügt werden zu können. HR ist eine präzisere Reparatur als NHEJ. Beim Genome Editing wird die Spender-DNA gezielt gestaltet und eingefügt; daher könnte es möglicherweise ein krankhaftes Gen durch eine gesunde Kopie ersetzen.

Mit derselben Variante (Allel) eines bestimmten Gens auf homologen Chromosomen einer Zelle oder eines Organismus.

Eine Linie, die selbst genug Homozygosität hat, um als homozygot angesehen zu werden.

Abkürzung für Einfügen und/oder Löschen. Beschreibt die zufällige Entfernung oder Einführung von Nukleotiden in der DNA-Sequenz. InDels treten auf, wenn DNA-Doppelstränge durch NHEJ ungenau repariert werden. Dies führt oft zu einer Störung des offenen Leserahmens und/oder zur Schaffung von vorzeitigen Stop-Codons und damit zu einem Verlust der Genfunktion.

Jede neue Kombination von Genen und regulatorischen Elementen derselben Art, die außerhalb des Organismus kombiniert und in das Pflanzengenom integriert wurden, wo sie in der Lage sind, sich weiter zu vermehren.

Eine Art von Enzym, das an bestimmte DNA-Sequenzen bindet und diese schneidet. Meganukleasen können im Genome Editing sowohl für nicht-omologe Endverknüpfungsänderungen (NHEJ) als auch für homologische, reparaturvermittelte Veränderungen eingesetzt werden.

Eine Veränderung der eigenen DNA-Sequenz eines Organismus. Die Veränderung kann klein sein (SNPs, kleine InDels) oder tausende Basenpaare umfassen (Insertionen, Deletionen, Translokationen, Ersatz) oder kann ganze Chromosomen betreffen, ist jedoch auf Sequenzvariationen innerhalb des Genpools beschränkt (kreuzbare Arten).

Ein Enzym, das DNA- oder RNA-Stränge durchschneiden kann.

Direkte oder indirekte, unbeabsichtigte, kurz- oder langfristige Folge eines Eingriffs auf einen anderen Organismus als die beabsichtigte Wirkung auf diesen Organismus. Zum Beispiel, wenn ein Genome Editing-Enzym DIE DNA an einer unbeabsichtigten Stelle außerhalb des Ziels schneidet, die dem beabsichtigten Ziel ähnelt.

Verschiedene beobachtbare Merkmale, die durch zwei oder mehr Allele eines genetischen Standorts innerhalb einer Spezies erzeugt werden können, die ein Merkmal kontrollieren, das das Ergebnis des zugrunde liegenden Genotyps und seiner Interaktion mit der Umwelt ist. Zum Beispiel ist die Blütenfarbe ein Merkmal, und Rot und Weiß sind zwei verschiedene Phänotypen für dasMerkmalliche Merkmal.

Ein Plasmid ist in der Natur ein kleines DNA-Molekül innerhalb einer Zelle, das physisch von der chromosomenalen DNA getrennt ist und unabhängig von der genomischen DNA replizieren kann. Plasmide werden am häufigsten als kleine kreisförmige, doppelsträngige DNA-Moleküle in Bakterien gefunden. In der Gentechnik werden isolierte, künstliche Plasmide als Vektoren beim molekularen Klonen weit verbreitet.

Prime Editing ist ein CRISPR/Cas9-basiertes System, das DNA umschreibt, um gezielte und präzise Einfügungen, Deletionen und Base-to-Base-Konvertierungen zu induzieren. Bei dieser Methode werden eine Prime Editing Guide RNA (pegRNA), eine katalytisch beeinträchtigte Cas9-Nuklease, und eine engineered reverse transkriptase verwendet, die die präzise Änderung, Addition oder Entfernung einer Sequenz initiiert. Sobald das neue Erbgut in den geschnittenen DNA-Strang eingebaut ist, nickt der Prime Editor den unbearbeiteten Strang und signalisiert der Zelle, ihn wieder aufzubauen, um es dem bearbeiteten Strang anzupassen.

Entsteht durch Verbindung von zwei oder mehr Nukleinsäuremolekülen auf beliebige Weise außerhalb eines Organismus, der nach der Einarbeitung in einen Organismus weiter vermehren kann (gemäß BVL, 2017).

Eine Nukleinsäuresequenz, die verwendet wird, um zelluläre DNA-Reparaturwege zu lenken, um spezifische DNA-Sequenzänderungen an oder in der Nähe einer Zielstelle zu integrieren.

Ein einsträngiges Molekül, das die Anweisungen der DNA für die Entwicklung, Das Funktionieren und die Fortpflanzung aller lebenden Organismen überträgt und reguliert.

RNAi ist ein natürlich vorkommender Mechanismus zur Gen-Silencierung, ausgelöst durch doppelsträngige RNA (dsRNA). RNAi-Prozesse können von Forschern genutzt werden, um die Expression eines bestimmten Gens zu blockieren oder zum Schweigen zu bringen.

Methoden, die mittels Endonukleasen Doppelstrangbrüche an bestimmten und definierten Stellen des Genoms induzieren. Die DNA-bindende Domäne kann entweder ein Protein oder eine RNA sein. Methoden, die unter diesen Oberbegriff fallen, sind CRISPR/Cas, TALENs und ZFNs. SDN ist je nach Grad der induzierten Veränderung in SDN-1, SDN-2 und SDN-3 unterteilt.

Der Prozess der Erzeugung einer Mutation an einem vordefinierten Ort innerhalb eines Genoms mithilfe von Genome Editing-Methoden. Die resultierende Mutation kann zufällig (mit SDN-1) oder spezifisch (z. B. mit Base Editing, SDN-2 oder SDN-3) sein. Sequenzeinfügungen und -ersetzungen durch gezielte Mutagenese sind auf Sequenzvariationen innerhalb des Genpools (kreuzbare Arten) beschränkt. Die erhaltenen Veränderungen könnten das Ergebnis der traditionellen Züchtung oder einer natürlichen Mutation gewesen sein.

Eine Nukleinsäure-Sequenz, die einer vorsätzlichen Bindung, Veränderung oder Spaltung unterliegt.

Ein beobachtbares (erkennbares oder anderweitig identifiziertes) Merkmal eines Organismus. Zum Beispiel ist die Blütenfarbe ein Merkmal.

Ein Organismus, in den ein oder mehrere Gene von einer anderen Organismenspezies (GVO) übertragen oder eingeführt wurden.

Ein eindeutiger, einheitlicher, stabiler Genotyp, der für seinen Wert für den Anbau und die Nutzung zugelassen ist.