Небольшой фактор оказывает большое влияние на редактирование генома

Системы редактирования генома, такие как основанные на CRISPR/Cas9, позволяют модифицировать геномы в живых клетках. Новый метод прайм-редактирования обеспечивает исключительную точность, но имеет критический недостаток: низкую и вариабельную эффективность внесения правок.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature 18 апреля 2024 года, учёные из Принстона во главе с Джуном Яном и Бритт Адамсон описали более эффективный прайм-редактор.

Прайм-редактор состоит из двух компонентов:

1. Модифицированной версии белка CRISPR/Cas9.
2. РНК-молекулы, называемой pegRNA.

Они работают согласованно: pegRNA направляет комплекс к нужному участку ДНК, где белок делает разрыв, а затем "обратно транскрибирует" новую последовательность из шаблона на pegRNA в геном.

"Прайм-редактирование — невероятно мощный инструмент, потому что он даёт нам больше контроля над тем, как именно меняются геномные последовательности", — сказала Адамсон.

Чтобы выяснить, какие клеточные процессы влияют на эффективность, команда создала клеточную линию, которая флуоресцирует зелёным при успешном редактировании. Затем они систематически блокировали экспрессию различных белков в этих клетках.

Эксперимент выявил 36 клеточных факторов, влияющих на прайм-редактирование. Только один из них — малый РНК-связывающий белок La — способствовал редактированию.

"Хотя это явно не нормальная функция белка La, наши эксперименты показали, что он может сильно облегчать процесс", — отметил Ян.

Белок La обычно связывается с полиуридиновыми трактами на концах малых РНК и защищает их от деградации. Учёные обнаружили, что pegRNA в их экспериментах нечаянно содержали такие же последовательности, что позволяло им "перехватывать" защитную функцию белка La.

Вдохновлённые этим, исследователи создали гибридный белок PE7, слив часть La, связывающую полиуридиновые тракты, со стандартным белком прайм-редактора. PE7 значительно повысил эффективность целевого редактирования в различных условиях, сохраняя при этом низкую частоту нежелательных побочных продуктов.

Коллеги из других институтов, включая Детскую больницу Бостона и Калифорнийский университет в Сан-Франциско, подтвердили, что PE7 также повышает эффективность прайм-редактирования в терапевтически значимых типах человеческих клеток, что расширяет перспективы для будущих клинических применений.

"Эта работа — прекрасный пример того, как глубокое изучение внутренней работы клеток может привести к неожиданным открытиям, имеющим краткосрочный биомедицинский эффект", — отметил Дэниел Бауэр.