CRISPR/CasRx: новый инструмент для борьбы с вирусами растений

Исследователи из KAUST разработали систему CRISPR/Cas, которая эффективно атакует и уничтожает несколько распространённых растительных вирусов. Технологию испытали на растениях табака (Nicotiana benthamiana) и теперь применяют к рису и другим культурам.

Цель исследования — снизить ущерб от вирусных инфекций растений, которые ежегодно приводят к потере 10–15% мирового урожая.

Как работает система

CRISPR — это естественная система адаптивного иммунитета у бактерий. Она «запоминает» элементы вирусной ДНК и при повторной атаке направляет CRISPR-ассоциированные (Cas) белки для уничтожения вируса.

Учёные адаптировали эту систему для борьбы с РНК-вирусами, которые составляют большинство вирусных геномов растений. Для этого потребовался белок, способный расщеплять РНК.

Поиск эффективного варианта Cas13

Первоначально использовали вариант Cas13a, который атаковал вирус мозаики турнепса, но его эффективность была недостаточной. В новом исследовании команда протестировала девять вариантов Cas13 против трёх РНК-вирусов.

Ключевой результат: вариант CasRx оказался наиболее эффективным и высокоспецифичным — он атаковал только вирусную РНК, не повреждая само растение.

Преимущества CasRx

• Высокая эффективность: CasRx — один из самых маленьких белков Cas13, обнаруженных на сегодня.
• Широкая доступность: в отличие от других Cas13, ему не требуется связываться со специфическими структурами на целевой РНК, что позволяет атаковать почти все протестированные вирусные РНК-последовательности.
• Мультитаргетинг: CasRx может одновременно нацеливаться на два вируса в одном растении, что важно для борьбы со смешанными инфекциями в естественных условиях.

Перспективы

Исследователи планируют использовать CasRx для защиты различных видов растений как от РНК-, так и от ДНК-вирусов. Полученные результаты открывают потенциал для множества других применений.