Cpf1: CRISPR-фермент, разрезающий и РНК, и ДНК

Всего через несколько лет после открытия CRISPR-Cas9, эти "молекулярные ножницы" стали незаменимым инструментом для простого, универсального и надежного редактирования ДНК. Ученые по всему миру работают над адаптацией и улучшением этой системы.

Исследователи из Института инфекционной биологии Макса Планка (Берлин), Университета Умео (Швеция) и Центра исследования инфекций Гельмгольца (Брауншвейг) обнаружили новое свойство у CRISPR-ассоциированного белка Cpf1: он обладает двойной активностью и может разрезать как РНК, так и ДНК.

Ключевые отличия от CRISPR-Cas9

• Самостоятельная обработка РНК: В отличие от Cas9, Cpf1 самостоятельно обрабатывает предшественник crRNA (pre-crRNA) в зрелую форму, не требуя помощи дополнительных ферментов, таких как RNase III, или молекулы tracrRNA.
• Минималистичная система: Отсутствие необходимости в RNase хозяина и tracrRNA делает CRISPR-Cpf1 наиболее минималистичной известной на сегодня CRISPR-системой иммунитета.
• Двойная функция: Cpf1 совмещает две отдельные каталитические функции в одном белке: созревание crRNA и последующее разрезание целевой ДНК.

Контекст и значение

CRISPR-Cas — часть иммунной системы бактерий для борьбы с вирусами. В системе CRISPR-Cas9 для наведения на цель требуется комплекс из двух РНК: crRNA и tracrRNA (или их слияния в единую направляющую РНК), а для созревания crRNA нужен фермент RNase III.

Cpf1 же работает иначе: "CRISPR-Cpf1 — это система 'включи и работай', не требующая дополнительных компонентов. В отличие от этого, CRISPR-Cas9 в естественных условиях нуждается в помощнике для активации", — поясняет Эмманюэль Шарпантье.

Это открытие открывает новые возможности для редактирования генома, в частности, для облегчения одновременного нацеливания на несколько участков (мультиплексирования).

"Пока неясно, даст ли система CRISPR-Cpf1 какие-либо ощутимые преимущества перед CRISPR-Cas9 в редактировании генов эукариот. Однако поразительно видеть, как эволюция создала столь драматично минималистичную, но эффективную иммунную систему для борьбы с вирусами", — говорит Шарпантье. — "В природе, вероятно, существует больше таких систем, и их поиск уже идет полным ходом".