CRISPR предстал сильнее, благодаря «выключателю»

    При любых собственных классных способностях редактирования генов, механически CRISPR припоминает электроинструмент с поломанным выключателем. Ординарно вникните: весь механизм CRISPR выстраивается в колбе, а уж опосля окончания он все время активен, включен, ишачит. Опосля введения зверям либо людям, CRISPR начинает плутать по всему телу в поисках мотивированного гена, который обязан отредактировать либо убить, пока что и не растеряет силу не усвоится организмом.

    CRISPR предстал сильнее, благодаря «выключателю»

    Ослабление контроля молекулярного электроинструмента, явно, и не будет безупречным решением: он может переусердствовать и поломать нецелевые гены. И ежели что-то пойдет и не эдак, нет незамедлительного метода выключить механизм, до того как он нанесет вред.

    Сначала сего месяца команда из Калифорнийского вуза в Беркли попробовала приручить зверька CRISPR. Используя технику радиальный перестановки, команда реорганизовала CRISPR в программируемый инструмент ProCas9, который тихо скрывается в клеточках, пока что его и не разбудят наружные причины — к примеру, вирусная зараза.

    Этот «дополнительный уровень безопасности» ограничивает способности редактирования CRISPR подмножеством клеток «для четкой резки», разговаривает создатель научные исследования целитель Дэвид Сэвидж.

    Наиболее тамошнего, ProCas9 может потенциально реагировать на логические входные заданные, этакие как только «и» либо «нет», что значит, что он будет активирован лишь при соблюдении конкретного набора инструкций — к примеру, «эта клеточка раковая» либо «эта клеточка инфицирован» приведет к ответу «пожертвовать клеткой», который активирует CRISPR и подарит ему же указание резать гены, нужные для выживания. Изучение существовало размещено в престижном журнальчике Cell.

    Взять под контроль CRISPR

    Давайте немного освежим в памяти: CRISPR, как только инструмент редактирования генов, на деле воображает молекулярный дуэт. Первая часть, направляющая РНК, это же крохотные окровавленные гончие, кои отыскивают мотивированной ген.

    Как ген захвачен, второй ингридиент — Cas9 — активизируется для исполнения разрезания. В отличие от направляющих РНК, кои состоят из генетических букв, Cas9 является белком. Конкретно с сиим ингридиентом решили поиграть ученые из Беркли.

    «Широкая миссию нашей работы — укротить и для пользования людьми и устранить нежелательные вещи, и не относящиеся к редактированию генома», разговаривает Сэвидж.

    Что все-таки можно предпринять с белком? Представьте самому себе максимально длинноватую цепочку пронумерованных шариков (аминокислот), смятых в сложноватую трехмерную структуру. Разрежьте цепь и сумеете реорганизовать бусины эдак, дабы них местоположение на нитки различалось от начального, и сложить них в узел либо два при повторном соединение белковой нитки.

    Конкретно это же, по большому счету, проделала команда. Этот трюк именуется «круговой перестановкой» и преображает начальный белок эдак, что у него возникает новое начало и финал — и он складывается в другую форму. Это же большая операция на молекулярном уровне, которая привычно разрушает процедуру белка.

    Создатели рассказывают, что и не были убеждены, что это же сработает с кое-чем этаким трудным, как только Cas9.

    Изумительно, однако Cas9 оказался практически экспериментом. Команда попробовала  разрезать его в огромном количестве точек, до того как определить отрезы, кои сохраняли процедуру белка, однако в 10% случаев пересобранный Cas9 функционировал практически эдак же, как только и оригинал.

    Тут существуют один мозговитый момент: при повторном соединении белковых ниток команда проскользнула в молекулярные «ворота» — маленький линкер — кои блокировали режущую способность Cas9, ежели сам линкер и не был сломан.

    Что все-таки разбивало цепи? Комплект ферментов, именуемых протеазами.

    Протеазочувствительный линкер

    Представьте протеазы как только крохотные ножницы для белка, кои плавают в теле. Них целая семья: хорошенькие помогают нам переваривать стейки и бобы. Однако существуют и дрянные. Раковые клеточки, к примеру, выкачивают свои собственные «злые» протеазы, кои разрывают окружающие ткани, содействуя них росту. Вирусы а также умеют секретировать вирусные протеазы, что частенько нужно для них проникания в множественные клеточки и ткани. Зика и денге являются одними из числа тех, кто употребляет протеазы в качестве собственного орудия, а уж протеазы от заражающих растения вирусов помогают осквернять картофель и альтернативные культуры.

    Однако протеазы и не режут по собственному желанию. Быстрее, любая из их предназначена только для маленького цифры аминокислотных последовательностей — «почтовых индексов», кои она распознает и режет.

    Это же значит, что команда может поместить конкретный почтовый индекс, надлежащий конкретной протеазе — к примеру, из раковых клеток — в реорганизованный белок Cas9 в качестве линкера. Таким макаром, линкер будет резать исключительно в клеточках, кои имеют эту специфическую протеазу, а уж означает и врубаться будет исключительно в этих клеточках. Зависимо от направляющей РНК, команда может спроектировать активированный CRISPR, дабы разрезать гены, нужные для выживания — и тем убивать раковую клеточку.

    В этом смысле новейшие белки Cas9, получившие заглавие ProCas9 («pro» по причине «протеазы»), преобразуются в крохотные шпионские машинки, кои стают летально коварными опосля активации.

    Убийца-альтруист

    Дабы проверить концепцию, ученые предположили инфицированные Зика клеточки собственному новенькому ProCas9, снаряженному направляющими РНК, обученными для поиска генов, поддерживающих жизнь клеток.

    Всего за недельку новенькая система CRISPR убила инфицированные клеточки в качестве «альтруистической защиты». Здоровенные клеточки остались живые и нетронуты.

    Это же продемонстрировало, что система оставалась размеренной в мирное время, таким макаром, ограничивая геномный вред владельцу, разговаривает создатели.

    В отдельных опытах система ProCas9 ишачила эдак же ладно, принося в жертву инфицированные вирусом Западного Нила клеточки.

    «Хотя это же максимально преждевременное доказательство концепции, оно показывает идею тамошнего, что это же возможно синтетическая иммунная система», разговаривает создатель научные исследования Бенджамин Оукс. «Мы сделали белок, обнаруживающий сокрытую опасность, который можно запрограммировать на что угодно».

    Новенькая система CRISPR навряд ли помешает нашей иммунной системе. Очередным привилегию перестройки белка будет то, что его новейшие финалы предпочтительнее переносят грузы, этакие как только альтернативные преобразующие ДНК ферменты либо индикаторы, светящиеся в мгле.

    Как будто Cas9 обзавелся новейшей суперсилой, которая дозволяет нам выслеживать, где в клеточке присутствует белок, либо же поменять экспрессию конкретных генов — заместо тамошнего, дабы впрямую портить наш генетический материал.

    Команда из Беркли уже предугадала несколько вариаций пользования. ProCas9 будет полезен для молекулярного скрининга либо открытия фармацевтических средств. Либо же он может ограничить обрезание ДНК конкретными клеточками «после общей доставки редактирующего комплекса в мотивированную ткань либо орган», что изрядно повысит профиль сохранности инструмента, в особенности в клинических критериях.

    Однако самое увлекательное во всех отношениях этом то, что мы и не привязаны к механизму CRISPR, которым нас наделила природа. Эти белки можно подробно улучшить и высадить в каркасы, и не встречающиеся в природе, однако владеющие важными качествами для пользования в клеточках человека, научные исследования либо исцеления, разговаривает Сэвидж.

    А уж какие внедрения новенькому инструменту видите вы? Поведайте о этом в нашем чате в Телеграме.