Επιστήμονες Λιθουανία ανέπτυξαν μια νέα έκδοση του διάσημου εργαλείου γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR που απενεργοποιεί προσωρινά ένα συγκεκριμένο γονίδιο. Το αρχικό σύστημα CRISPR αναγνωρίζει μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA και στη συνέχεια κόβει αυτό το τμήμα του κλώνου DNA, απενεργοποιώντας το γονίδιο οριστικά. Δυστυχώς, αυτή η τεχνική συνοδεύεται από κινδύνους, καθώς, περιστασιακά, μπορεί να σπάσει το DNA εκτός του γονιδίου-στόχου.
Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Βίλνιους στη Λιθουανία παρουσίασαν μια νέα, πιο ευέλικτη γενετική εργαλειοθήκη που ονομάζεται σύστημα IV-A CRISPR. Όπως περιγράφεται σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Communications», το σύστημα απενεργοποιεί τα γονίδια προσωρινά, δίνοντας στους ερευνητές περισσότερο έλεγχο στη γονιδιακή δραστηριότητα.
Το σύστημα IV-A CRISPR δεν κόβει το DNA
«Τα συστήματα τύπου IV-A είναι πραγματικά μοναδικά ως προς τη μοριακή τους δραστηριότητα», δήλωσε στο Live Science ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, Πάτρικ Πάους, ερευνητής γενετικής και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Βίλνιους.
«Τα περισσότερα συστήματα CRISPR, μόλις εντοπίσουν ένα γονίδιο, το κόβουν, και αυτό είναι! Αντίθετα, τα συστήματα τύπου IV-A ενεργούν συνεχώς σε ένα γονίδιο που μας ενδιαφέρει, σαν να κάνουν μασάζ στο DNA του» είπε χαρακτηριστικά ο ερευνητής.
Το σύστημα τύπου IV-A ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2018 και σε πολλές δημοσιεύσεις, οι επιστήμονες έχουν αναφέρει πώς λειτουργεί γενικά το σύστημα. Στη νέα τους μελέτη, αποκάλυψαν τη λεπτομερή δομή των μορίων στο σύστημα IV-A CRISPR. Συγκεκριμένα, χρησιμοποίησαν κρυοηλεκτρονική μικροσκοπία, μια μέθοδος που επιτρέπει την παρατήρηση κυττάρων και βιολογικών μορίων χωρίς σταθεροποίηση και χωρίς χρώση. Οι ερευνητές έδειξαν ότι, αποκαλύπτοντας τη διπλή έλικα του DNA, το σύστημα τύπου IV-A μπορεί σταθερά, αλλά αναστρέψιμα, να καταστείλει τη δραστηριότητα ενός γονιδίου χωρίς να χρειάζεται να κόψει το DNA του.
«Η δύναμη αυτής της τεχνικής είναι ότι αποσιωπά την έκφραση των γονιδίων χωρίς να αλλάζει την αλληλουχία του DNA», εξήγησε στο Live Science ο Ράιαν Τζάκσον, βιοχημικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Γιούτα, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στο ερευνητικό εργαστήριο όπου ένας επιστήμονας μπορεί να θέλει να αποσιωπήσει την έκφραση ενός γονιδίου για λίγο και στη συνέχεια να το επανενεργοποιήσει για να παρατηρήσει τα αποτελέσματα».
Αυτό το σύστημα μπορεί επίσης να αποσιωπήσει γονίδια που βρίσκονται πολύ μακριά από την αρχική αλληλουχία στόχου DNA. Αυτό είναι δυνατό επειδή οι ερευνητές χρησιμοποιούν ένα ένζυμο που ονομάζεται DinG, το οποίο έχει την ικανότητα να ξετυλίγει τη διπλή έλικα του DNA και στη συνέχεια να κινείται κατά μήκος του κλώνου του DNA.
«Αυτός ο μηχανισμός αποσιώπησης είναι διαφορετικός από άλλες υπάρχουσες μεθόδους που βασίζονται σε άμεσες αλληλεπιδράσεις με την ακολουθία που πρόκειται να αποσιωπήσει», σημείωσε ο Τζάκσον. Ένα τέτοιο εργαλείο θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τους περίπλοκους τρόπους με τους οποίους ελέγχεται η γονιδιακή δραστηριότητα, πρόσθεσε.
Ένας τρόπος με τον οποίο θα μπορούσαν να δουν το σύστημα να εφαρμόζεται στην ιατρική είναι ως πλατφόρμα για την επόμενη γενιά συστημάτων γονιδιακής επεξεργασίας. Αυτά θα μπορούν ενδεχομένως να επεξεργαστούν απευθείας ένα ζεύγος γραμμάτων στον κώδικα του DNA, να αυξήσουν ή να μειώσουν προσωρινά την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων, ή να επεξεργαστούν το επιγονιδίωμα. Αυτά τα εργαλεία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην κλινική για τη θεραπεία ασθενειών, καθώς και στη γεωργία για την αύξηση των αποδόσεων ή τη μείωση της σπατάλης τροφίμων.
ΠΗΓΗ: Live Science
