Молекулы-помощники открывают доступ для редактирования ранее недоступных генов

Белковые молекулы-помощники расчищают путь для редакторов ДНК, таких как CRISPR, к ранее недоступным генам. Открытие этих участков генетического кода критически важно для повышения эффективности CRISPR и продвижения к генетическим методам борьбы с болезнями.

Эти ДНК-связывающие помощники были разработаны командой американских биоинженеров, которые описывают свою разработку в журнале APL Bioengineering.

"Инновация заключается в совместной доставке другого белка с редактором CRISPR, который отодвигает упаковку хроматина в сторону, чтобы CRISPR получил больший доступ к ДНК", — сказала ведущий автор Камелла Хейнс из Университета штата Аризона и Университета Эмори.

ДНК в клетках обычно не существует в виде свободно доступной двойной спирали. Она плотно упакована в защитную структуру — хроматин, который контролирует, какие гены активированы или "замолчены" клеткой в данный момент. К сожалению, эта упаковка мешает ученым получать доступ к ДНК для исправления вызывающих болезни мутаций.

Хейнс описывает блокировку хроматином как "слона в комнате" в дискуссиях о CRISPR, но прямое доказательство этого эффекта было получено только в 2016 году в ходе экспериментов её команды. Теперь команда пытается решить проблему, исследуя различные методы нарушения структуры хроматина.

Они использовали хорошо зарекомендовавшую себя искусственную систему, в которой упаковка хроматина для одного гена — люциферазы (кодирующей легко детектируемый светящийся белок) — может быть включена или выключена. Исследуя упакованное состояние хроматина, команда обнаружила, что несколько белков-помощников, называемых ДНК-связывающими транзитно экспрессируемыми активатор-ассоциированными белками (AAPs), нарушают структуру хроматина и позволяют CRISPR успешно редактировать ген люциферазы.

"Идея в том, что если CRISPR нужно связаться в середине гена, но он не может подобраться достаточно близко для редактирования мутации, можно направить наш белок, открывающий хроматин, прямо к границе этой труднодоступной области. Он перестроит хроматин и сделает ДНК в этом гене более доступной для редактирования CRISPR", — объяснила Хейнс.

Она отметила, что AAPs можно адаптировать для нацеливания на разные гены, просто меняя их ДНК-связывающие регионы. "Было бы интересно выяснить, эффективнее ли один тип AAP нарушает хроматин у одних генов по сравнению с другими. Или может ли комбинация белков дополнительно усилить редактирование CRISPR. Я представляю себе целый каталог кофакторов CRISPR, которые можно использовать для повышения его активности".