Направленная эволюция белков с помощью CRISPR-Cas9

Исследователи из Института биохимии Макса Планка разработали новый метод направленной эволюции белков, который позволяет оптимизировать белки непосредственно в клетках млекопитающих. Метод основан на использовании системы CRISPR-Cas9.

Суть метода

• Традиционный подход: Направленная эволюция создаёт множество вариантов белка, которые затем отбираются и тестируются в пробирке или микробных клетках. Это затрудняет поиск белков, работающих в специфических условиях клеток млекопитающих.
• Новый подход: Ген целевого белка встраивается в геном клетки млекопитающих в виде одной копии. С помощью "генетических ножниц" CRISPR-Cas9 исследователи делают разрез в этом гене.
• Создание разнообразия: В процессе репарации разреза, с использованием специальных строительных блоков, происходят запланированные ошибки. Это приводит к появлению изменённых, а в случае успеха — улучшенных вариантов исходного белка прямо в живой клетке.

Практический результат

С помощью этого метода учёные создали флуоресцентный белок mCRISPRred. Его ключевые свойства:

• Ярко флуоресцирует в лизосомах — кислых клеточных органеллах, разрушающих биополимеры.
• Стабилен в очень кислой среде (низкий pH) лизосом, где большинство белков деградирует.
• Превосходит по яркости и устойчивости все ранее созданные белки для маркировки лизосом.

Значение работы

Новая методика открывает возможности для целенаправленной адаптации свойств белков (биосенсоров, рецепторов, терапевтических или сигнальных белков) под специфические условия внутри клеток млекопитающих. Как отмечает руководитель группы Оливер Гризбек, это "определённо следующий шаг в белковой инженерии".