Биохимики выяснили причину неудач редактирования генома с помощью системы CRISPR
Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго впервые описали, почему редактирование генов с помощью CRISPR иногда не работает, и как этот процесс можно сделать намного эффективнее.
В исследовании, опубликованном в журнале Molecular Cell, учёные показали, что когда редактирование генов с помощью CRISPR терпит неудачу (что происходит примерно в 15% случаев), это часто связано с устойчивым связыванием белка Cas9 с ДНК в месте разреза. Это блокирует доступ ремонтных ферментов клетки к повреждению.
- Причина неудач: На сайтах, где Cas9 был «неудачником», он оставался связанным с цепью ДНК, что препятствовало запуску клеточного процесса репарации. «Заклинивший» Cas9 также не мог перейти к новым разрезам, снижая общую эффективность CRISPR.
- Ключевое открытие: Эффективность Cas9 была низкой на участках генома с неактивными РНК-полимеразами. Направление Cas9 для связывания только с одной из цепей двойной спирали ДНК способствовало взаимодействию Cas9 с РНК-полимеразой, что помогало превратить «неудачный» Cas9 в эффективный редактор.
- Механизм: Последовательный выбор определённой цепи ДНК для связывания Cas9 заставлял РНК-полимеразы сталкиваться с ним таким образом, что Cas9 «сбивался» с ДНК.
«Я был поражён, что простой выбор одной цепи ДНК вместо другой оказывает такое сильное влияние на редактирование генома», — сказал ведущий автор работы Райан Кларк.
Значение исследования:
- Взаимодействие Cas9 с цепью ДНК теперь известно как «лимитирующая стадия» всего процесса редактирования — самая медленная часть, изменения в которой сильнее всего влияют на общую продолжительность.
- Сокращение времени взаимодействия Cas9 с ДНК (например, с помощью РНК-полимеразы) позволяет использовать меньше фермента и ограничить его воздействие.
- Это повышает потенциал для ограничения побочных эффектов, что критически важно для будущих терапевтических применений у пациентов.