Генетики нашли три «переключателя» CRISPR/Cas9 — Naked Science
15.12.2016
6 минут
Редакция
91

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.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

Вчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

Позавчера, 13:07
2 минуты
Илья Ведмеденко

Очевидно, Россия ведет разработку новой легкой авиационной ракеты, которую можно будет применять для поражения широкого спектра морских и наземных целей.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: