Новый инструмент для редактирования генов назвали "главный редактор" (оригинально, англ. "prime editor"). Его особенность заключается в возможности синтезировать (создавать) ДНК из РНК, но без разрезания обеих цепочек двойной спирали, несущей наши гены внутри организма.
Надо ли говорить, что понимание этих молекулярных механизмов позволяет приблизиться к редактированию самих генов? Наверное, да. К тому же, это открывает путь к генному лечению и терапии.
Система редактирования генома состоит из двух компонентов:
Первый - это главный редактор сочетающий белок SpCas9 и обратную транскриптазу (процесс создания двухцепочной ДНК на основе одноцепочной РНК с помощью ферментов - сложных белковых соединений).
Второй же - это главный редактор, но уже РНК (pegRNA), что задаёт целевую последовательность внутри ДНК. Главный редактор там заменяет геномную информацию на нужную РНК.
Главный редактор уже применили (среди живых организмов) для клеток растений, рыб данио-рерио и мышей. Но без информации о его структуре, неизвестно, как именно происходит каждый этап процесса редактирования генома.
Для решения вопроса, исследовательская группа использовала криогенную электронную микроскопию — метод визуализации, который делает возможными наблюдения на уровне, близком к атомному. Для этого образцы должны были быть помещены в стекловидном льду (ха-ха, лёд, Сырно, ну вы поняли), для защиты от возможного ущерба электронными лучами, что стало небольшой проблемой.
- Комплекс главного редактора работает нестабильно в экспериментальных условиях, - объясняет Ютаро Шуто, один из учёных в группе. - Долгое время мы могли определить лишь структуру Cas9 (т.е. белка SpCas9).
Но, спустя ещё пару трудностей, исследователям всё же удалось определить трёхмерную структуру главного (можно даже сказать "первичного") редактора. Причём сразу в нескольких состояниях, но основное было во время обратной транскриптазы на целевой ДНК.
Структуры показали, что обратная транскриптаза связывается с комплексом РНК-ДНК, образованного вдоль белка SpCas9. А он, в свою очередь, отвечает за расщеплением одной цепочки из двух. При этом процессе, обратная транскриптаза продолжает сохранять свое положение относительно белка Cas9. Структурный и биохимический анализ также показал, что обратная транскриптаза может приводить к дополнительным нежелательным вставкам.
Учёные считают, что подобный подход можно применить и к главным редакторам, состоящим из другого белка.
#Cirno #Science #Biology@cirno_nb
Мы в VK: https://vk.com/cirno_nb
