Система CRISPR — мощнейший инструмент целенаправленного редактирования геномов. И его можно было бы обширно употреблять для исцеления различных заболеваний, но использовать его рискованно — можно отредактировать и не то, что планировалось.
В статье, размещенной в PLOS Biology, Фэн Гу (Feng Gu) из Мед института Вэньчжоу и его коллеги докладывают, что мутация фермента, лежащего в базе системы редактирования генов CRISPR может сделать лучше её точность. Измененная ферментная система открывает возможность наиболее неопасного редактирования генов.
Система CRISPR для расщепления ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) употребляет фермент Cas9. Он может вырезать практически всякую последовательность ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов). Его специфика обоснована взаимодействием с гидовой РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов) (гРНК, gRNA), последовательность которой дозволяет ему связываться с ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов)-мишенью средством сравнения пар оснований. Как это происходит, фермент активизируется и ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) разрезается.
Неувязка в том, что гидовая РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов) может слабо связываться и с последовательностями, которые совпадают неточно. В зависимости от того, как велико совпадение и как плотно фермент ведет взаимодействие с парным комплексом гРНК—ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), фермент может активизироваться и разрезать ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) некорректно, с потенциально вредными последствиями.
Как понятно, учёные узнали о системе CRISPR-Cas в процессе исследования бактериального генома. Огромное количество микробов употребляют её разновидности как средство борьбы с вирусами. Для целей генетического редактирования хорошо подступает CRISPR-Cas золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), она довольно малогабаритна для того, чтоб её можно было упаковать в вирусный вектор. Китайские исследователи задались вопросцем, можно ли прирастить точность работы системы, отобрав самый успешный вариант фермента. Было сотворено огромное количество линий стафилококка с разными вариантами Cas9 и отобраны более многообещающие варианты.
Найдены модификации, улучшающие начальную точность «одичавшего» фермента в 2—93 раза. Сейчас нам известен Cas9-мутант, способный выделять и отбрасывать одиночные парные несоответствия меж гРНК и ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов). Мутация затрагивает часть домена определения, область фермента, которая координирует контакты меж ферментом и комплексом гРНК-ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов). Возможно, что это даёт эффект ослабления ненужных контактов, таковым образом лишь самое мощное слияние — которое происходит при безупречном согласовании последовательности — вызывает активность фермента.