21:29 2022-05-26
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Discovery oferă un punct de plecare pentru instrumente mai bune de editare genetică
_ Discovery oferă un punct de plecare pentru instrumente mai bune de editare genetică
CRISPR a inaugurat era medicinei genomice. O linie de instrumente puternice a fost dezvoltată din popularul CRISPR-Cas9 pentru a vindeca bolile genetice. Cu toate acestea, există o problemă de ultimă milă - aceste instrumente trebuie să fie livrate în mod eficient în fiecare celulă a pacientului, iar majoritatea Cas9 sunt prea mari pentru a fi încadrate în vectori populari de terapie a genomului, cum ar fi virusul asociat adenovirusului (AAV).
În noile cercetări, oamenii de știință de la Cornell oferă o explicație pentru modul în care această problemă este rezolvată de natură: ei definesc cu precizie atomică modul în care un sistem derivat din transpozon editează ADN-ul în mod ghidat de ARN. Transpozonii sunt elemente genetice mobile în interiorul bacteriilor. O filiație de transpozon codifică IscB, care are mai puțin de jumătate din dimensiunea Cas9, dar la fel de capabil de editare ADN. Înlocuirea Cas9 cu IscB ar rezolva definitiv problema mărimii.
Hârtia cercetătorilor, „Baza structurală pentru scindarea ADN-ului ghidată de ARN de către IscB-ωRNA și comparație mecanică cu Cas9”, publicată pe 26 mai în Science.< /p>
Cercetătorii au folosit microscopia crio-electronică (Cryo-EM) pentru a vizualiza molecula IscB-ωARN dintr-un sistem transpozon la rezoluție înaltă. Ei au reușit să captureze instantanee ale sistemului în diferite stări conformaționale. Ei au reușit chiar să creeze variante IscB mai subțiri, prin eliminarea părților neesențiale din IscB.
„Aplicațiile de lux de generație următoare necesită ca editorul de gene să fie fuzionat cu alte enzime și activități, iar majoritatea Cas9-urilor sunt deja prea mari pentru livrare virală. Ne confruntăm cu un blocaj în trafic la capătul livrării”, a spus autorul corespondent Ailong Ke, profesor de biologie moleculară și genetică la Colegiul de Arte și Științe. „Dacă Cas9s poate fi împachetat în vectori virali care au fost utilizați de zeci de ani în domeniul terapiei genice, cum ar fi AAV, atunci putem fi încrezători că pot fi livrați și ne putem concentra cercetarea exclusiv pe eficacitatea instrumentului de editare în sine.”< /p>
Sistemele CRISPR-Cas9 folosesc un ARN ca ghid pentru a recunoaște o secvență de ADN. Când se găsește o potrivire, proteina Cas9 taie ADN-ul țintă exact în locul potrivit; atunci este posibil să faci o intervenție chirurgicală la nivel de ADN pentru a repara bolile genetice. Datele crio-EM adunate de echipa Cornell arată că sistemul IscB-ωARN funcționează într-un mod similar, cu dimensiunea sa mai mică obținută prin înlocuirea părților proteinei Cas9 cu un ARN structurat (ωARN) care este fuzionat cu ARN-ul ghid. Prin înlocuirea componentelor proteice ale Cas9 mai mare cu ARN, proteina IscB este redusă la centrele de reacție chimică de bază, care taie ADN-ul țintă.
„Este vorba despre înțelegerea structurii moleculelor și a modului în care acestea efectuează reacțiile chimice. ”, a spus primul autor Gabriel Schuler, doctorand în domeniul absolvent al microbiologiei. „Studiul acestor transpozoni ne oferă un nou punct de plecare pentru a genera instrumente de editare a genelor mai puternice și mai accesibile.”
Se crede că transpozonii – elemente genetice mobile – au fost precursorii evolutivi ai sistemelor CRISPR. Ele au fost descoperite de laureata Nobel Barbara McClintock.
„Transposonii sunt autostopul genetici specializați, care se integrează și se desprind în genomurile noastre tot timpul”, a spus Ke. „Sistemele din interiorul bacteriilor, în special, sunt selectate în mod constant – natura a aruncat zarurile de miliarde de ori și a venit cu instrumente chirurgicale ADN cu adevărat puternice, inclusiv CRISPR. Și acum, definind aceste enzime la rezoluție înaltă, le putem folosi. puteri.”
Oricât de mic este IscB în comparație cu CRISPR Cas9, cercetătorii cred că îl vor putea micșora și mai mic. Au eliminat deja 55 de aminoacizi fără a afecta activitatea IscB; ei speră să facă versiunile viitoare ale acestui editor de genom și mai mici și, prin urmare, și mai utile.
O mai bună înțelegere a funcției ghidului însoțitor ARN a fost o altă motivație din spatele studiului, a spus co-primul autor Chunyi Hu, cercetător postdoctoral în Departamentul de Biologie Moleculară și Genetică. „Există încă mult mister – cum ar fi de ce transpozonii folosesc un sistem ghidat de ARN? Ce alte roluri poate juca acest ARN?”
O provocare care rămâne încă pentru cercetători este că, în timp ce IscB- ωARN este extrem de activ în eprubete, nu a fost la fel de eficient în modificarea ADN-ului în celulele umane. Următorul pas în cercetarea lor va fi utilizarea structurii moleculare pentru a explora posibilitățile pe care le-au identificat pentru cauza activității scăzute a celulelor umane. „Avem câteva idei, multe dintre ele de fapt, pe care suntem dornici să le testăm în viitorul apropiat”, a spus Schuler.
Comentarii:
Adauga Comentariu