Biolodzy znaleźli nową klasę enzymów, które podobnie jak białka CRISPR mogą edytować DNA, lecz potencjalnie mogą być łatwiejsze w użyciu. Odkrycie może doprowadzić do „rewolucji w technice manipulacji genomem”.
W czasie ostatniej dekady naukowcy dostosowali znaleziony u bakterii system enzymów CRISPR do stworzenia precyzyjnej metody edytowania genów w komórkach.
Teraz badacze z należących do MIT McGovern Institute for Brain Research i Broad Institute oraz Harvard University (USA) wykryli podobny system białek - OMEGA (Obligate Mobile Element Guided Activity - ang. obligatoryjna, kierowana aktywność elementów ruchomych).
Podobnie jak enzymy systemu CRISPR, w naturze tnące DNA cząsteczki OMEGA są z pomocą cząsteczek RNA kierowane do specyficznych miejsc w genomie, w komórkach bakterii.
Badacze dostosowali je jednak tak, aby działały także w komórkach człowieka. To oznacza, że prawdopodobnie można je wykorzystać do edycji ludzkich genów, np. w ramach terapii genowych.
Białka OMEGA mają przy tym rozmiary zaledwie 30 proc. enzymów działających w systemie CRISPR, a to oznacza, że teoretycznie można je znacznie łatwiej dostarczyć do komórek.
Według autorów odkrycia wskazuje ono, że sterowane przez RNA białka należą do najliczniejszych w naturze.
To może oznaczać „rewolucję w technologii manipulacji genomem” - twierdzą naukowcy.
„Jesteśmy niezwykle podekscytowani znalezieniem tych szeroko rozpowszechnionych programowalnych enzymów, które przez cały czas ukrywały się przed naszymi oczami” - mówi prof. Feng Zhang z Broad Institute.
„Wyniki te wskazują na ekscytującą możliwość istnienia wielu innych programowalnych systemów, które czekają na odkrycie i stworzenie z nich użytecznych technologii” - dodaje badacz.
Takie kierowane przez cząsteczki RNA enzymy można bowiem łatwo zaadaptować do różnych potrzeb - tłumaczą naukowcy. Na przykład systemem CRISPR bakterie posługują się do zwalczania atakujących je wirusów, a biotechnolodzy wykorzystują je do celowania w wybrane przez siebie geny.
„Łatwo jest zmienić sekwencję sterującą i nakierować ją na nowy cel” - zwraca uwagę Soumya Kannan, jedna z głównych autorek publikacji. „Dlatego jednym z ważnych pytań, które zadajemy jest takie, czy inne systemy korzystają z tego typu mechanizmów” - podkreśla.
Naukowcy donoszą, że na nowy system zwrócili uwagę, badając białka oznaczane jako IscB, które wyglądały jak małe enzymy tnące DNA.
Potem okazało się, że dla każdego z tych białek istnieje w komórce mały odcinek RNA, który nakierowuje białko do odpowiedniego miejsca w genomie.
Potem badacze wykryli inne białka - IsrB i TnpBs, które działają podobnie, a których geny należą do najliczniejszych w bakteryjnym genomie.
Geny wszystkich tych wymienionych białek znajdują się w ruchomych częściach genomu - co jakiś czas opuszczają go, aby wbudować się w innym miejscu.
Za każdym razem tworzą nowy odcinek sterującego RNA, które właśnie prowadzi je do wybranego miejsca w genomie.
Nie do końca wiadomo, jakie korzyści bakterie z tego czerpią.
Naukowcy zamierzają poznawać wszystkie role opisanych enzymów. Badaczy interesuje również ewolucja białek tego rodzaju.
Budowa białek IscB i TnpB wskazuje, że są one „przodkami” enzymów systemu CRISPR.
„Odkrycie wszystkich tych enzymów rzuca nowe światło na to, jak systemy sterowane przez RNA wyewoluowały, ale nie wiemy, skąd kierowana przez RNA aktywność się wzięła” - mówi współautor odkrycia Han Altae-Tran.
Zrozumienie tego może otworzyć drogę do opracowania kolejnych narzędzi pozwalających na precyzyjne edytowanie DNA - uważają naukowcy.
Więcej informacji na stronach:
https://news.mit.edu/2021/new-programmable-gene-editing-proteins-found-outside-crispr-systems-0915
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6856 (PAP)
Autor: Marek Matacz
mat/ agt/
