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.
6 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

6 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Вчера, 21:52
2 минуты
Илья Ведмеденко

Пилотируемый космический корабль Crew Dragon приводнился в Атлантическом океане, у побережья Флориды. Это приблизило компанию SpaceX к полноценному вводу нового аппарата в эксплуатацию.

6 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[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: