Creación de un registro de ADN con CRISPR
WIKIMEDIA, MATTOSAURUSUsando el sistema inmunitario adaptativo bacteriano CRISPR/Cas, investigadores de Harvard han desarrollado un método para registrar permanentemente eventos moleculares en células vivas, según un informe publicado en Science  ;hoy (9 de junio). El sistema integra elementos de ADN sintético específicos en los genomas bacterianos en conjuntos ordenados temporalmente que, una vez secuenciados, pueden proporcionar una lectura de la línea de tiempo de los eventos de ADN de las bacterias.
“La importancia del trabajo es proporcionar una prueba de principio: que un fascinante sistema inmunitario bacteriano puede utilizarse como una herramienta que alberga una impresionante capacidad de registro” dijo el microbiólogo Udi Qimron de la Universidad de Tel Aviv, quien no participó en el trabajo.
El sistema CRISPR/Cas funciona cortando elementos cortos de ADN de los genomas de virus infectados, integrando esos elementos en el genoma de la bacteria. (en el locus CRISPR), y utilizando los ARN producidos a partir de los elementos integrados para la destrucción directa del virus correspondiente. En…
La integración de estos elementos de ADN viral u oligómeros en el locus CRISPR no es aleatoria: los elementos virales más recientes se integran consistentemente antes que los elementos virales más antiguos en la matriz. George Church y sus colegas de Harvard consideraron que este orden temporal de integración podría formar la base de un dispositivo de registro molecular. Si los oligómeros de ADN sintéticos definidos pudieran integrarse en los loci CRISPR al igual que los elementos virales, la secuenciación de los loci CRISPR de las células proporcionaría un registro de a qué oligómeros se habían expuesto las células y cuándo, razonaron los investigadores.
Para probar esta idea, el equipo utilizó un E. coli que contenía un locus de ADN CRISPR y una versión simplificada de la maquinaria de la proteína Cas. La maquinaria mínima consistía en versiones inducibles de las enzimas Cas1 y Cas2 necesarias para integrar los oligómeros de ADN, pero carecía de toda la maquinaria Cas necesaria para la destrucción del virus. Los investigadores descubrieron que, al introducir secuencias específicas de ADN sintético en estas células de manera programada (diferentes oligómeros en diferentes días, por ejemplo), las secuencias resultantes de los loci CRISPR reflejaban con precisión el orden en que se habían introducido los oligómeros.
Es la primera demostración de la adquisición ordenada de secuencias de ADN introducidas intencionalmente, dijo el bioingeniero Adam Arkin de la Universidad de California, Berkeley, quien no participó en el trabajo.
Uso dirigido evolución, el equipo pasó a crear nuevas versiones de Cas1 y Cas2 que podrían integrar oligómeros de una manera sutilmente diferente y discernible (aunque todavía ordenada temporalmente) a la de Cas1 y 2 de tipo salvaje. Poniendo estas enzimas Cas modificadas bajo el control de un diferente inductor permitió al equipo registrar eventos de ADN en dos modos diferentes dependiendo de qué versiones de Cas1 y 2 estaban operativas.
Esencialmente, estaban midiendo concentraciones de ácidos nucleicos, sa Iglesia de identificación. Idealmente serían los ARN mensajeros pero en este caso es el ADN. . . . Esta es una prueba de concepto en el camino hacia otras cosas, añadió.
Church sugirió, por ejemplo, que si un sistema CRISPR/Cas se combinara con una enzima transcriptasa inversa que convierte el ARN en ADN en células o animales, podría usarse para proporcionar un registro de qué ARN mensajeros se expresan y cuándo.
Otra posibilidad, sugirió Arkin, es usar bacterias modificadas con CRISPR/Cas para proporcionar información sobre los otros microorganismos. presentes en un entorno, ya sea el suelo, el intestino humano o cualquier lugar.
[La bacteria] podría matar a algunos [bichos] vecinos, secretar una enzima que escindiera su ADN y expresar un sistema de competencia para tomar ese ADN adentro, dijo Arkin. Eso suena loco, pero hay bacterias que lo hacen naturalmente, agregó. El ADN microbiano extraño podría incorporarse y registrarse en el locus CRISPR de la bacteria, explicó.
Tales aplicaciones aún son posibilidades lejanas, pero el nuevo artículo, dijo Arkin, establece conceptualmente la bandera en el suelo. y dice: Así es como debemos avanzar.
SL Shipman et al., Grabaciones moleculares mediante la adquisición del espaciador CRISPR dirigido, Science, doi:10.1126/science.aaf1175, 2016.
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