Генетики нашли три «переключателя» CRISPR/Cas9 — Naked Science
15.12.2016
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.
Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Сегодня, 12:05
Ольга Иванова

Польские исследователи узнали, какой определяющий фактор стоит за убежденностью людей не вакцинироваться от коронавирусной инфекции.

Позавчера, 21:19
Мария Азарова

Руководитель полетов Национального космического агентства США Зебулон Сковилл рассказал, чем обернулся для МКС инцидент с двигателями «Науки».

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: