Американскими и канадскими биологами была открыта необычная группа белков, которые используют вирусы для защиты от так называемого клеточного «антивируса». Эти белки могут быть использованы для защиты не только клеток, но и целых организмов от изменения их ДНК.
По словам Алана Дэвидсона из университета Торонто, ученые не делали попытки отыскать защиту от CRISPR. Вместо этого они попытались понять, каким образом вирусы-фаги встраиваются в геномы бактерий. В результате исследований биологам удалось обнаружить нечто, что может иметь огромное значение в будущем, при развитии биотехнологий. Такой «блокиратор» CRISPR даст возможность ученым управлять тем, когда, где и каким образом редактировать ДНК.
Напомним, редактор генома CRISPR/Cas9 назван основным научным прорывом 2015 года. Создали его несколько лет назад американский ученый Фэн Чжан и группа молекулярных биологов. С момента своего появления этот редактор был несколько раз модернизирован, благодаря чему его со стопроцентной точностью можно применять для редактирования генома.
Если говорить объективно, то редактор CRISPR/Cas9, подобно многим другим вещам, был изобретен не человеком, а природой. Подобная система сотни миллионов лет назад развивалась внутри бактерий и использовалась для защиты от ретровирусов, и только в 2012 году ученый Чжан вместе с коллегами попытался приспособить ее к редактированию генома многоклеточных организмов. Данный геномный редактор состоит из нескольких компонентов – фермента Cas9, который имеет определенные последовательности в ДНК организма и может удалять их в случае необходимости, и непосредственно образцов генетического кода вирусов CRISPR.
Алану Дэвидсону и его коллегам удалось обнаружить, что вирусы создали своеобразный ответ на редактор CRISPR/Cas9. Это набор, который состоит из трех белков, цепляющихся за различные части фермента Cas9 и нейтрализующих его до того момента, когда он вырезает из генома микроба ДНК вируса.
По словам Дэвидсона, данные белки были открыты случайным образом. Ученые проводили наблюдения за тем, как в клетки менингококков (возбудители менингита, которые активно используют для защиты от вирусов CRISPR/Cas9) проникают разные версии вирусов-бактериофагов.
Как оказалось, в составе некоторых бактериофагов имеются три белка, которые ране не были известны ученым — acrIIC1, acrIIC2 и acrIIC3. После проведения дальнейших исследований было установлено, что эти белки способны присоединяться к молекулам белка Cas9, тем самым нейтрализуя их и не давая возможности распознать вирусную РНК или ДНК и уничтожить их.
После того, как ученые выделили те гены, которые отвечают за производство данных белков и поместили их в клетки человеческого организма, ДНК этих клеток оказались защищенными – дальнейшие попытки изменить генетический код с помощью CRISPR/Cas9 блокировались белками бактериофагов.
Данное открытие представляет большой интерес для ученых, поскольку оно дает возможность ученым управлять процессом редактирования генома с помощью редактора CRISPR/Cas9. В свою очередь, это даст возможность создавать новые, безопасные методы генной терапии для лечения врожденных заболеваний, производить чисты генетически модифицированные организмы с точки зрения генетики, а также реализовать множество других вещей, которые ранее просто невозможно было сделать в силу незнания учеными, каким образом управлять работой данного геномного редактора.
Помимо этого, с точки зрения эволюции обнаружение «антиредактора» ДНК позволяет объяснить еще одну загадку – почему в случае столь высокой эффективности системы CRISPR/Cas9 вирусы не вымерли? Как было установлено, вирусы создали свой биологический «антивирус» в виде молекул, подавляющих его работу.
Свежие комментарии