Βιοχημικοί ανακάλυψαν την αιτία αποτυχίας επεξεργασίας του γονιδιώματος με το σύστημα CRISPR.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ιλλινόις στο Σικάγο είναι οι πρώτοι που περιγράφουν γιατί η επεξεργασία γονιδίων CRISPR μερικές φορές αποτυγχάνει να λειτουργήσει και πως η διαδικασία μπορεί να γίνει πολύ πιο αποτελεσματική.
Το CRISPR είναι ένα εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων που επιτρέπει στους επιστήμονες να αφαιρούν ανεπιθύμητα γονίδια ή γενετικό υλικό από το DNA, και μάλιστα να προσθέτουν μια επιθυμητή αλληλουχία ή γονίδια. Το CRISPR χρησιμοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται Cas9 το οποίο δρα σαν ψαλίδι για να κόψει το ανεπιθύμητο DNA. Μόλις πραγματοποιηθούν οι τομές σε κάθε πλευρά της ίνας που πρόκειται να απομακρυνθεί, το κύτταρο είτε ξεκινά επισκευή για να κολλήσει τα δύο άκρα του κλώνου στην ίνα, ακόμη και αν το κύτταρο νεκρωθεί.
Η παρούσα μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Molecular Cell, και οι ερευνητές εξηγούν ότι όταν η γονιδιακή επεξεργασία με το σύστημα CRISPR αποτυγχάνει, οφείλεται συχνά στην επίμονη δέσμευση της πρωτεΐνης Cas9 στο DNA στην περιοχή της κοπής, εμποδίζοντας τα ένζυμα επιδιόρθωσης του DNA να λειτουργήσουν αποτελεσματικά.
Ο κύριος ερευνητής της μελέτης, ο Bradley Merrill, αναπληρωτής καθηγητής βιοχημείας και μοριακής γενετικής στο UIC College, αναφέρει ότι οι επιστήμονες δεν γνώριζαν γιατί η διαδικασία αποτύγχανε, και προέβαλαν απλά σε εικασίες οι οποίες δεν είχαν κάποια σοβαρή υπόσταση.
Διάβασε επίσης: Μαύρη εργασία και αδήλωτοι εξαθλιωμένοι εργαζόμενοι
«Βρήκαμε ότι στις τοποθεσίες όπου το Cas9 ήταν ένα dud, παρέμεινε δεσμευμένο στο σκέλος του DNA και εμπόδισε το κύτταρο να ξεκινήσει τη διαδικασία επισκευής», δήλωσε ο Bradley Merrill. «Το κολλημένο Cas9 είναι επίσης ανίκανο να συνεχίσει να κάνει πρόσθετες περικοπές στο DNA, περιορίζοντας έτσι την αποτελεσματικότητα του CRISPR.
Ο Bradley Merrill και οι συνεργάτες τους διαπίστωσαν επίσης ότι το Cas9 ήταν πιθανόν να είναι αναποτελεσματικό σε θέσεις στο γονιδίωμα όπου οι πολυμεράσες RNA που ενέχονται στη γονιδιακή δραστηριότητα δεν ήταν ενεργές. Περαιτέρω η έρευνα αποκάλυψε ότι η καθοδήγηση του Cas9 να ανασυνδέεται σε ένα μόνο από τα νήματα που αποτελούν τη διπλή έλικα του DNA προωθούσε την αλληλεπίδραση μεταξύ του Cas9 και της πολυμεράσης RNA, βοηθώντας το να μετασχηματίσει ένα “dud” Cas9 σε έναν αποτελεσματικό επεξεργαστή γονιδιώματος.
Συγκεκριμένα, ανακάλυψαν ότι η συνεπής επιλογή κλώνου για το Cas9 κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας του γονιδιώματος ανάγκασε τις πολυμεράσες RNA να συγκρουστούν με το Cas9.
«Πραγματικά έμεινα έκπληκτος από το γεγονός ότι επιλέγοντας ένα σκέλος DNA πάνω από το άλλο είχε μια τόσο ισχυρή επίδραση στην επεξεργασία του γονιδιώματος», δήλωσε ο Clarke, ένας από τους ερευνητές της μελέτης. «Η αποκάλυψη του μηχανισμού πίσω από αυτό το φαινόμενο μας βοηθά να καταλάβουμε καλύτερα πώς οι αλληλεπιδράσεις του Cas9 με το γονιδίωμα μπορούν να προκαλέσουν κάποιες απόπειρες επεξεργασίας. και ότι όταν σχεδιάζουμε ένα πείραμα επεξεργασίας του γονιδιώματος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την κατανόηση προς όφελός μας».
«Αυτή η νέα αντίληψη είναι σημαντική για όσους από εμάς χρειάζονται επεξεργασία γονιδιώματος για να δουλέψουμε στο εργαστήριο και για να κάνουμε την επεξεργασία γονιδιώματος αποτελεσματικότερη και ασφαλέστερη σε μελλοντικές κλινικές χρήσεις», δήλωσε ο Merrill.
Τα ευρήματα της μελέτης είναι επίσης σημαντικά επειδή, στη διαδικασία επεξεργασίας του γονιδιώματος , η αλληλεπίδραση μεταξύ του Cas9 και του DNA κλώνου είναι γνωστό πως διεξάγεται με πολύ αργό ρυθμό και περιορισμούς», δήλωσε ο Merrill. «Αυτό σημαίνει ότι είναι το πιο αργό κομμάτι της διαδικασίας. Συνεπώς, οι αλλαγές σε αυτό το στάδιο έχουν τη μεγαλύτερη πιθανότητα να επηρεάσουν τη συνολική διάρκεια της επεξεργασίας του γονιδιώματος».
