За последнее десятилетие система редактирования генома CRISPR произвела революцию в молекулярной биологии, позволив ученым изменять гены внутри живых клеток для исследовательских или медицинских целей. Теперь ученые усовершенствовали дополнительную систему для более эффективного редактирования генов, используя молекулы ретроны, сообщает пресс-служба Института Глэдстоун (США). Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
Система CRISPR работает следующим образом: из генома клетки вырезается участок ДНК, а его заменяют «шаблонной» ДНК – новым генетическим материалом. «Шаблонную» ДНК обычно производят в лаборатории, а затем вводят в клетки извне. Белок, разрезающий геном клетки – Cas9, – доставляется отдельно. Ни Cas9, ни ДНК-«заплатка» не проникают в каждую клетку, что ограничивает эффективность редактирования генов CRISPR.
Ретроны же действуют как фабрики ДНК, производя большое количество копий шаблонной ДНК изнутри клеток. Кроме того, ретроны могут быть доставлены вместе с остальными компонентами CRISPR, чтобы клетки одновременно получали весь материал, необходимый для редактирования генов — генетические коды для шаблонной ДНК, Cas9 и молекулы, которые помогают исследователям отслеживать внесенные изменения.
Это означает, что вместо нескольких элементов, достаточно ввести только один элемент в каждую клетку, отмечают авторы работы. А это значительно упрощает процесс редактирования генов.
Ретроны, как и CRISPR – изначально защитные инструменты бактерий. Бактерии используют их для изменения ДНК в ответ на инфекции. В этом исследовании ученые разработали сотни новых вариантов ретронов кишечной палочки. Они проверили каждый новый вариант и обнаружили ряд изменений. Некоторые варианты могли производить в восемь–десять раз больше «шаблонной» ДНК.
Затем исследователи протестировали новую реконструированную систему ретронов на пекарских дрожжах (грибке Saccharomyces cerevisiae) и на культивируемых клетках человека и обнаружили, что оптимизированная система работает во всех случаях.
Так, ученые теперь могут точно настроить, сколько «шаблонной» ДНК должны производить ретроны. Также они смогли показать, что, чем больше ДНК производят ретроны, тем эффективнее пройдет редактирование генома. Эти клетки можно использоваться для редактирования генов в различных типах клеток: от клеток грибов до клеток человека.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение