Всего за семь лет Cas9 зарекомендовал себя как грозный редактор генов, используемый для людей, растений, животных и бактерий для быстрого и точного разрезания и сплайсинга ДНК, преобразования биологии и открытия новых путей лечения болезней.
Но новый элемент в блоке, CasX, может дать Cas9 пробежать за его деньги.
Обнаруженный два года назад учеными из Калифорнийского университета в Беркли Джилл Банфилд и Дженнифер Дудна у некоторых из самых маленьких бактерий в мире , белок был похож на Cas9, но немного меньше: большое преимущество, если вы пытаетесь доставить генный редактор в клетку ,
Но будет ли он работать за пределами своих местных бактерий?
Согласно исследованию, опубликованному сегодня в Nature , CasX, на самом деле, является мощным и эффективным редактором генов как в бактериях, так и в клетках человека . Его дизайн похож на Cas9 и его хорошо изученного двоюродного брата, Cas12, но он настолько отличается, что, по-видимому, он эволюционировал в бактериях независимо от других белков Cas. Он может разрезать двухцепочечную ДНК, такую как Cas9, может связываться с ДНК для регуляции генов и может быть нацелен на специфические последовательности ДНК, такие как другие белки Cas.
Кроме того, поскольку это происходит от бактерий, которых нет у людей — Бэнфилд извлек их из базы данных о микробах, обнаруженных в грунтовых водах и осадочных отложениях, — иммунная система человека должна принять это легче, чем Cas9. Некоторые врачи опасаются, что Cas9 может вызвать иммунную реакцию у пациентов, получающих терапию CRISPR.
«Иммуногенность, поставка и специфичность инструмента редактирования генома — все это жизненно важно», — сказал соавтор Бенджамин Оукс, бывший аспирант Калифорнийского университета в Беркли и нынешний предпринимательский сотрудник в Институте инновационной геномики. «Мы в восторге от CasX на всех этих направлениях».
Со-ведущие авторы Jun-Jie Liu и Наталья Орлова использовали крио-электронный микроскоп, чтобы сделать снимки белка CasX, проходящего через редактирование гена. Основываясь на уникальной молекулярной структуре и форме белка, исследователи пришли к выводу, что CasX эволюционировал независимо от Cas9, не имея общего предка.
«Первое, что бросается в глаза, — это то, как высоко уникальные домены выполняют роли, аналогичные тем, что мы видели с другими ДНК-связывающими белками, управляемыми РНК. Минимальный размер CasX без жира на кости помогает четко продемонстрировать, что есть основные рецепт, который использует природа «, сказал Оукс. «Понимание этого рецепта поможет нам лучше развивать и разрабатывать инструменты редактирования генома для наших целей, а не для природы».
Это именно то, что он и его коллеги сейчас делают.
«Кульминация биохимических экспериментов, редактирования генома и структурных экспериментов в рамках этого единственного исследования является ярким примером всесторонних усилий, предпринимаемых в IGI», — сказала Дженнифер Дудна, исполнительный директор IGI, профессор молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли и химия и научный сотрудник Медицинского института им. Говарда Хьюза. «Мы не просто ищем следующую пару молекулярных ножниц. Мы хотим построить следующий швейцарский армейский нож».
