Новая CRISPR-система для подавления генов не разрезает ДНК
Ученые из Центра наук о жизни Вильнюсского университета открыли уникальный способ подавления работы определенных генов в клетках без разрезания ДНК. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications под руководством профессора Патрика Пауша, описывает механизм, подобный нажатию кнопки «пауза» для конкретных генетических инструкций.
Международная команда, включая профессора Пауша, докторанта Римвиде Чапайте, доктора Аисте Скорупскайте и студентку Гинтаре Жвейтите, выяснила, как клетки используют специфическую систему для поиска и подавления нежелательной ДНК. Эта система может в перспективе позволить проводить более безопасные генетические модификации для исправления дефектных генов, вызывающих болезни.
В отличие от известной системы редактирования генов CRISPR, которую часто называют молекулярными «ножницами», новая система типа IV-A не разрезает гены. Вместо этого она использует направляемый РНК «эффекторный» комплекс, который привлекает фермент DinG. Этот фермент движется вдоль ДНК и подавляет целевые гены более мягким способом.
Ключевым моментом является то, как система распознает точное место на ДНК для начала работы. Два белка (Cas8 и Cas5) находят очень короткую мотивную последовательность, прилегающую к ДНК-мишени, комплементарной направляющей РНК. Когда оба белка распознают эту последовательность, они разделяют цепи двойной спирали ДНК для проверки целевой последовательности.
Важнейшим компонентом процесса является формирование R-петель — открытых структур ДНК, где связывается РНК, что служит сигналом для начала подавления гена. Стабильные R-петли образуются только при наличии последовательности ДНК, достаточно соответствующей направляющей РНК. По сути, R-петля сообщает системе, когда можно начинать «заглушать» ген.
Фермент DinG усиливает подавление гена, раскручивая нити ДНК, что позволяет системе оказывать эффект на более длинную последовательность ДНК.
Это открытие открывает путь к будущим применениям в редактировании генома без риска разрезов ДНК, что может привести к созданию более точных инструментов для исследований и биотехнологий. Уникальная способность системы перемещаться по ДНК, не разрезая гены, представляет интерес для продвинутых приложений в редактировании генов и может позволить проводить более безопасные генетические модификации.