Специалисты Университета штата Огайо открыли новый механизм, с помощью которого фермент Cas9 инструмента для редактирования генов CRISPR определяет, где и когда отрезать нити ДНК. Это может помочь предотвратить ошибки.
Выводы команды представлены в 2 статьях Journal of the American Chemical Society. В первой работе описывается открытие механизма, в помощью которого фермент манипулирует ДНК. Вторая статья развенчивает устоявшееся мнение, что Cas9 одинаково отрезает генетические нити. С одной стороны отделяется больший кусок, чем с другой. Выводы могут быть полезны в сфере редактирования генома и манипуляциях с ДНК в биотехнологиях.
Исследование возглавлял профессор химии и биохимии Зукай Суо.
«Cas9 широко и успешно используется в биотехнорлогиях, сельском хозяйстве и фармацевтике, — сказал специалист. – Надеюсь, наша работа продолжит путь к минимизации или устранению ошибок, связанных с редактированием генов, и откроет новые применения для фермента».
Энзим позволяет удалять и вставлять гены. Хотя CRISPR успешно используется, ученые в полной мере не понимают принцип действия Cas9.
Фермент, отмечает ведущий автор первой статьи, Остин Рэйпер, редко затрагивает непредусмотренные гены. Но последствия таких ошибок опасны. Так, Cas9 может отрезать ген подавления опухолей, делая человека более восприимчивым к раку.
«Теперь мы поняли, как энзим решает отрезать ДНК, что позволит предотвратить подобные ошибки», — сказал Рэйпер.
Авторы выяснили, что 2 разных участка молекулы Cas9 общаются, определяя место и время разреза. Работая со своей нитью ДНК, первая часть меняет форму, заставляя вторую отсечь другую нить.
Первый разрез происходит быстро. Второй – медленнее, и без стимула его бы не было. Теперь группа изучает, как непредусмотренные гены могут влиять на время и место разрезов.
Вторая команда под руководством Энтони Стивенсона показала, что Cas9 из-за разницы зарядов, остается на ДНК достаточно долго, чтобы оставить отрезки разной длины.
«Ферменту сложно отсоединиться, — объяснил автор. – Оставаясь на одной нити, он продолжает отрезать маленькие кусочки от второй».
Сейчас команда ищет способы предотвратить или усилить это поведение для улучшения работы системы.