Генетики нашли три «переключателя» CRISPR/Cas9 — Naked Science
6 минут
Редакция

Генетики нашли три «переключателя» CRISPR/Cas9

Международная группа ученых обнаружила три белка-ингибитора эндонуклеазы Cas9, которые позволяют повысить точность редактирования генома методом CRISPR/Cas9. Результаты работы представлены в журнале Cell.

Метод CRISPR/Cas9 основан на способности эндонуклеаз Cas9 распознавать попадающий в клетку патоген и разрывать его геном, защищая организм от заражения. Технология считается одной из наиболее перспективных, в частности, для лечения наследственных заболеваний, и уже тестируется на людях. Однако она имеет ряд недостатков: так, длительная активность Cas9 в теле пациента повышает риск нежелательных разрывов ДНК. При этом способов контролировать пространственную и временную активность нуклеазы не существует.

 

Прошлые исследования показали, что блокировать Cas9 могут мобильные генетические элементы (в том числе фаги) некоторых бактерий, а именно два семейства белков — Aca1 и Aca2. Оптимальным модельным организмом для их проверки оказался менингококк (Neisseria meningitidis): бактерии этого вида обладают самой эффективной системой CRISPR/Cas нужного ферментативного типа (IIC). В новой работе ученые из Торонтского университета и Массачусетского университета проверили способность Aca1 и Aca2 тормозить нуклеазы.

 

Для этого авторы помещали в геном дикого штамма N. meningitidis кассету с генами, кодирующими белки (бактерии Brackiella oedipodis), или пустую кассету. При этом ген acrIIC1Boe был на 29 процентов идентичен гену менингококка acrIIC1Nme. Результаты показали, что ингибиторы более чем в 10 тысяч раз сократили частоту изменений в целевой ДНК. В то же время ученые обнаружили новые семейства генов, связанных с возможными ингибиторами Cas9. Анализ трансформации N. meningitidis позволил им выявить два таких гена — acrIIC2Nme и acrIIC3Nme.

 

Путем аффинной хроматографии ученые in vitro подтвердили способности acrIIC1Nme, acrIIC2Nme и acrIIC3Nme ингибировать NmeCas9. Наблюдения также показали, что смешивание ингибиторов с NmeCas9 в пропорции 1 к 1 блокировало примерно 50 процентов изменений мишени, тогда как смешивание 5 к 1 полностью тормозило активность нуклеазы. Примечательно, что ингибиторы почти не влияли на Cas9 стрептококка Streptococcus pyogenes (SpyCas9), которая часто используется для редактирования генома, — эта бактерия принадлежит к типу IIA.

 

Затем технологию испытали на культурах человеческих клеток. Эффективность ингибиторов подтвердилась, причем наиболее выраженным результат оказался в случае acrIIC3Nme — в экспериментах на менингококке его действие было самым слабым. По итогам наблюдений исследователи не зафиксировали цитотоксичности ингибиторов (второй недостаток традиционной технологии CRISPR/Cas9). Моделирование также показало, что большинство существующих систем CRISPR/Cas чувствительно по меньшей мере к одному из найденных белков.

 

По мнению исследователей, полученные данные указывают на новые возможности для совершенствования технологии CRISPR/Cas9. Более точная модуляция активности эндонуклеаз может помочь в клинических исследованиях, цель которых — поиск новых стратегий борьбы с различными заболеваниями человека, например ВИЧ, серповидно-клеточной анемией и раком. До недавнего времени из-за риска нежелательных повреждений ДНК метод тестировался только на культурах клеток и не тестировался на живых организмах.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

Вчера, 21:42
8 минут
Мария Азарова

Блокирование рецептора, который помогает сохранять энергию в условиях голода, назвали ключом к более безопасным профилактике и лечению ожирения, вызванного неправильным образом жизни.

7 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новая однокристальная электронная схема настолько миниатюрна, что ее можно инъецировать медицинским шприцем — и получать данные о температуре тела по ультразвуковой беспроводной связи.

Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: