Международная группа ученых открыла новую разновидность системы CRISPR, которая помогает бактериям защищаться от вирусов. У Cas12a2 есть потенциал для использования как в терапии, так и в диагностике. Два исследования опубликованы в журнале Nature.
Бактерии и археи, так же как и люди, могут быть заражены вирусами — бактериофагами или просто фагами. Поэтому у них выработался собственный аналог иммунной системы — различные иммунные стратегии, которые позволяют защищаться от фагов. Одной из таких систем является CRISPR, которая получила большое распространение как инструмент для генетической инженерии. За ее открытие в 2020 году даже была присуждена Нобелевская премия. Система CRISPR состоит из гидовой РНК и фермента-нуклеазы Cas. Гидовая РНК позволяет ферменту узнавать нужные участки генома, например ДНК вируса. В таком случае нуклеаза Cas может разрезать свою мишень, действуя как молекулярные ножницы. В результате такого действия можно «выключать» гены, что и сделало CRISPR полезным инструментом для генной инженерии.
Теперь ученые открыли новую разновидность системы CRISPR — Cas12a2. Она похожа на более известную Cas9, но механизм действия отличается. Гидовая РНК Cas12a2 комплементарна посторонней РНК. Когда Cas12a2 распознает постороннюю РНК, то разрезает ее, при этом открывается активный сайт фермента. В результате нуклеаза может разрезать любой генетический материал — РНК, одно- и двуцепочечную ДНК. Из-за этого нарушается рост клетки, что приводит к ее гибели. С помощью криоэлектронной микроскопии ученые смогли установить структуру Cas12a2 при ее взаимодействии с молекулой ДНК. Как оказалось, фермент способен изогнуть ДНК под прямым углом, чтобы разрезать ее, что показалось ученым удивительным. При этом Cas12a2 можно модифицировать так, чтобы она разрезала не все нуклеиновые кислоты, а только некоторые, например только одноцепочечную ДНК.
Cas12a2 является медиатором так называемой абортивной инфекции. Это механизм, который используется бактериями для защиты от фагов. Если клетка заражена, то она убивает сама себя, чтобы помешать размножению и распространению вирусов. Cas12a2 способствует этому процессу.
Ученые считают, что благодаря способности находить поврежденные или зараженные клетки и уничтожать их Cas12a2 имеет потенциал для использования как в терапии, так и в диагностике. В диагностике, например, эта система будет не хуже ПЦР. Причем разработка диагностических платформ на основе Cas12a2 будет несложной, так как для этого нужно всего лишь знать геном патогена и разработать нужную гидовую РНК.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
