Возрожденные ферменты CRISPR возрастом 2,6 миллиарда лет могут редактировать гены

301

Исследователи в Испании воскресили древние белки CRISPR, существовавшие миллионы и даже миллиарды лет назад. Они не только могут редактировать человеческие клетки, но и более универсальны, чем современные версии, прокладывая путь к новым и улучшенным инструментам редактирования генов.

Системы CRISPR развились у бактерий как механизм самозащиты. Когда бактерия была заражена вирусом, она использовала ферменты CRISPR, чтобы отрезать фрагмент ДНК патогена и сохранить его. Если бактерия позже столкнется с тем же типом вируса, она распознает его на основе фрагмента ДНК и сможет более эффективно бороться с ним.

Около десяти лет назад ученые обнаружили, что они могут кооптировать этот механизм распознавания и разрезания ДНК и использовать его для разработки мощного инструмента редактирования генов.

Получившаяся в результате система CRISPR-Cas9 работает как пара молекулярных ножниц, вырезая участки ДНК из клеток и заменяя их новыми. Это обещает стать мощным инструментом для лечения болезней, улучшения сельскохозяйственных культур и создания бактерий для интригующих новых целей.

В новом исследовании ученые из CIC nanoGUNE в Испании решили изучить эволюцию CRISPR в микроорганизмах. Для этого они использовали метод, называемый реконструкцией последовательности предков, при котором специально разработанные алгоритмы используются для анализа и сравнения геномов живых организмов и определения того, как выглядели бы геномы их общих предков.

Исходя из этого, команда идентифицировала и синтезировала ферменты Cas, которые, вероятно, использовались древними микроорганизмами, существовавшими от 37 миллионов до 2,6 миллиардов лет назад.

«Что удивительно, так это то, что мы можем оживить белки Cas, которые, должно быть, существовали миллиарды лет назад, и обнаружить, что они уже тогда обладали способностью работать в качестве инструментов редактирования генов; теперь мы подтвердили это, успешно отредактировав гены в клетках человека» — говорят ученые.

Тесты на человеческих клетках подтвердили, что эти наследственные ферменты все еще функционируют при внесении изменений в гены.

Возможно, неудивительно, что древние ферменты были намного проще современных — отпечаток эволюции в действии. Но интересно, что это может позволить им быть более универсальными, чем их потомки, которые все больше и больше ориентируются на определенные ниши.

«Существующие системы очень сложны и адаптированы для работы внутри бактерии», — сказал Рауль Перес-Хименес, ведущий автор исследования.

«Когда система используется вне этой среды, например, в клетках человека, она отвергается иммунной системой, а также существуют определенные молекулярные преграды, ограничивающие ее использование. Как ни странно, в наследственных системах некоторые из этих ограничений исчезают, что делает эти системы более универсальными для новых приложений».

Ученые говорят, что этот прорыв может быть использован для производства новых ферментов, нацеленных на области генома, которые существующие ферменты не могут редактировать, потенциально открывая новые возможности для лечения заболеваний и других достижений в области редактирования генов.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Microbiology.

Источник CIC nanoGUNE
Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии