Описаны новые инструменты редактирования генома
Исследователи из Сколковского института науки и технологий, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Института биологии гена РАН совместно с коллегами из США описали две новые компактные нуклеазы Cas9, используемые системой CRISPR/Cas для разрезания ДНК. Эти белки могут пополнить набор инструментов для редактирования генома, ученые показали, что одна из нуклеаз может работать в клетках человека, и это открывает перспективы для ее применения в биомедицинских приложениях. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research (Fedorova et al., PpCas9 from Pasteurella pneumotropica – a compact Type II-C Cas9 ortholog active in human cells).
CRISPR/Cas – система адаптивного иммунитета бактерий и архей, заимствованная в технологию геномного редактирования. Cas-нуклеазы способны с помощью CRISPR РНК разрезать последовательности ДНК в определенных местах. В исследованиях, как правило, используются нуклеазы Cas9 типа SpCas9 из бактерий-стрептококков, они эффективны и относительно просты. Для узнавания мишеней SpCas9 требует достаточно короткую PAM-последовательность ( PAM, protospacer adjacent motif – мотив, смежный с протоспейсером) из нескольких нуклеотидов ДНК, необходимую для успешного разрезания генома. Недостаток в том, что этот крупный белок может не поместиться в частицу аденоассоциированного вируса (AAV), которая доставляет систему внутрь клетки.
Авторы статьи описали две новые небольшие нуклеазы Cas9, DfCas9, полученную из бактерии Defluviimonas sp.20V17, обитающей в гидротермальных источниках, и PpCas9 – из бактерии Pasteurella pneumotropica, паразита млекопитающих. Эти нуклеазы одновременно обладают достаточно малым для доставки в AAV размером и узнают относительно короткие последовательности ДНК. Новые нуклеазы относятся к системам CRISPR/Cas типа II-C, их структура очень похожа на строение SpCas9, но в то же время эти белки обладают рядом уникальных особенностей.
«Да, эффекторам Cas9 типа II-C, как правило, требуются более длинные PAM-последовательности, но это лишь наблюдение, основанное на изучении ограниченного количества описанных на сегодняшний день II-C нуклеаз. Вот, например, в бактерии Staphylococcus auricularis недавно был обнаружен белок SauriCas9, который аналогично белку PpCas9 требует короткую PAM-последовательность – всего лишь две “буквы”. Думаю, в скором времени будут обнаружены и другие ферменты Cas9 типа II-C, требующие коротких PAM-последовательностей. Малоразмерные Cas9 с разными требованиями к PAM увеличивают число потенциальных ДНК-мишеней в геномах эукариот и прокариот, которые можно редактировать CRISPR/Cas системами», – отмечает соавтор работы Яна Федорова.
Эксперименты показали эффективность двух новых нуклеаз, а PpCas9 оказалась активна в клетках человека. Для оценки эффективности PpCas9 в эукариотических клетках потребуются дополнительные исследования, однако, по мнению авторов, этот белок может быть использован в ряду с традиционными нуклеазами, которые сегодня используются в микробных биотехнологиях и биомедицине для редактирования генома, и расширить применение систем CRISPR/Cas.
Александра Медведева, Индикатор
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
