În ultimul deceniu, oamenii de știință au adaptat sistemul enzimatic CRISPR găsit în bacterii pentru a crea o metodă precisă de editare a genelor din celule.

Acum, cercetătorii de la MIT McGovern Institute for Brain Research, Broad Institute și Harvard University (SUA) au descoperit un sistem proteic similar – OMEGA (Obligatory Mobility Element Directed Activity).

La fel ca enzimele sistemului CRISPR, în natură, moleculele de ADN omega-catenare sunt direcționate către site-uri specifice din genom, în celulele bacteriene, cu ajutorul moleculelor de ARN.

Cu toate acestea, cercetătorii l-au adaptat astfel încât să funcționeze și în celulele umane. Aceasta înseamnă că pot fi utilizate pentru a modifica genele umane, de exemplu ca parte a terapiei genice.

Volumul proteinelor omega este de doar 30%. Enzimele funcționează în sistemul CRISPR, ceea ce înseamnă că teoretic ar putea fi livrate celulelor mai ușor.

Potrivit autorilor descoperirii, aceasta indică faptul că proteinele controlate de ARN sunt printre cele mai abundente în natură.

Acest lucru ar putea însemna o „revoluție în tehnologia de manipulare a genomului”, spun cercetătorii.

„Suntem foarte încântați să găsim aceste enzime programabile la scară largă care s-au ascuns de ochii noștri tot timpul”, spune profesorul. Feng Zhang de la Broad Institute.

„Aceste rezultate demonstrează potențialul interesant al multor alte sisteme programabile care așteaptă să fie descoperite și transformate în tehnologii utile”, adaugă cercetătorul.

Cercetătorii au explicat că astfel de enzime, direcționate de molecule de ARN, se pot adapta cu ușurință la diferite nevoi. De exemplu, bacteriile folosesc CRISPR pentru a lupta împotriva virușilor care îi atacă, iar biotehnologii îl folosesc pentru a viza genele la alegere.

„Este ușor să schimbi secvența de rutare și să o direcționezi către o nouă țintă”, notează Soumya Kannan, unul dintre autorii principali ai lucrării. „Deci, una dintre întrebările importante pe care le punem este dacă alte sisteme utilizează acest tip de mecanisme”, afirmă el.

Oamenii de știință au raportat că au atras atenția asupra noului sistem prin studierea proteinelor numite IscB, care arătau ca niște enzime minuscule care taie ADN-ul.

Apoi s-a dovedit că pentru fiecare dintre aceste proteine, există o mică întindere de ARN în celulă care direcționează proteina către locul potrivit din genom.

Ulterior, cercetătorii au descoperit alte proteine, IsrB și TnpB, care acționează similar, ale căror gene sunt printre cele mai abundente din genomul bacteriilor.

Genele pentru toate aceste proteine ​​se găsesc în părți în mișcare ale genomului – lăsându-le din când în când să se integreze în altă parte.

De fiecare dată când creează o nouă întindere de ARN de control care îi conduce către o locație specifică din genom.

Nu este pe deplin clar ce câștigă bacteriile din acest lucru.

Oamenii de știință intenționează să afle despre toate rolurile enzimelor descrise. Cercetătorii sunt interesați și de evoluția acestui tip de proteine.

Structura proteinelor IscB și TnpB indică faptul că sunt „strămoși” ai enzimelor sistemului CRISPR.

„Descoperirea tuturor acestor enzime aruncă o nouă lumină asupra modului în care evoluează sistemele conduse de ARN, dar nu știm de unde a provenit activitatea condusă de ARN”, spune coautorul descoperirii Han Altai Tran.

Cercetătorii cred că înțelegerea acestui lucru ar putea deschide calea dezvoltării mai multor instrumente pentru a regla ADN-ul.

Mai multe informații pe pagini:

https://news.mit.edu/2021/new-programmable-gene-editing-proteins-found-outside-crispr-systems-0915

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6856 (PAP)

Autor: Marek Mataks

mat / agt /