Ученые открыли две компактных версии белка геномного редактора CRISPR/Cas9

Ученые открыли две компактных версии белка геномного редактора CRISPR/Cas9

При изучении геномов бактерий из геотермальных источников молекулярные биологи обнаружили две ранее неизвестных формы белка Cas9 – ключевой части геномного редактора CRISPR/Cas9. Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал Nucleic Acids Research, кратко об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий.
 85 •
  0
14.12.2020

Геномный редактор CRISPR/Cas9 открыли в начале 2010 годов три группы генетиков, две из которых в 2020 году получили за это открытие Нобелевскую премию по химии. С момента открытия метод несколько раз модернизировали, благодаря чему ученые могут использовать его для «точечного» редактирования генома почти со стопроцентной точностью.

CRISPR/Cas9 представляет собой своеобразный генетический «антивирус» – механизм, который бактерии используют, чтобы искать в своем геноме вирусную ДНК и вырезать ее следы. Ключевая часть редактора – белок Cas9, который использует короткие РНК-шаблоны, чтобы распознавать и удалять определенные последовательности нуклеотидов внутри ДНК микроба или уничтожать копии вирусной РНК.

За последние пять лет ученые обнаружили несколько других версий этого белка. Многие из них по точности редактирования генома превосходят оригинальную нуклеазу SpCas9, которую нобелевские лауреаты открыли внутри микробов из семейства стрептококков, и при этом более компактны.

Однако у этих белков есть и ограничения. В частности, при использовании всех подобных белков для распознавания вырезаемых последовательностей внутри редактируемой ДНК нужно использовать более длинные последовательности нуклеотидов. Кроме того, многие из них не работают в клетках человека.

Компактный геномный редактор

Изучая геномы болезнетворных бактерий вида Pasteurella pneumotropica, а также микробов Defluviimonas sp.20V17, которые живут в водах геотермальных источников, российские и американские молекулярные биологи под руководством профессора Сколковского института науки и технологий Константина Северинова открыли сразу два фермента бактерий, очень похожих по структуре и свойствам на SpCas9. При этом они лишены его главного недостатка – больших размеров.

Ученые обнаружили, что эти бактерии вырабатывали две ранее неизвестных версии Cas9, которые назвали DfCas9 и PpCas9. По своей структуре они похожи на другие компактные варианты этого фермента, открытые за последние годы. Однако при этом они могут распознавать искомые последовательности сегменты ДНК, используя относительно короткие последовательности нуклеотидов.

Благодаря этому диапазон их применения на практике может быть гораздо шире, так как благодаря этому подбирать необходимые шаблоны для редактирования генома можно гораздо проще. Кроме того, в этом случае можно использовать вирусы для доставки CRISPR/Cas9 в клетки. В частности, теперь ученые могут поместить PpCas9 и шаблоны РНК внутрь частиц аденовируса человека (AAV), которые активно используются при разработке генных терапий.

Вдобавок, опыты российских ученых показали, что фермент PpCas9 сохраняет активность и при попадании в клетки человека, что упростит его внедрение в научную и медицинскую практику. В свою очередь, DfCas9 можно использовать для редактирования геномов микробов, применяемых в биотехнологической промышленности.

С другой стороны, белок PpCas9, как показали первые опыты ученых, обладает необычной избирательностью в характере его взаимодействий с различными участками ДНК человека и других многоклеточных живых существ. Как это повлияет на его практическое использование, ученые планируют выяснить в ближайшее время.

Источник: nauka.tass.ru

Комментарии для сайта Cackle

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры