Edición de ARN posible con CRISPR-Cas13
WIKIMEDIA, NICOLLE RAGER, FUNDACIÓN NACIONAL DE CIENCIAS La fusión de una enzima de edición de ARN con una proteína Cas dirigida a ARN ha permitido a los investigadores editar nucleótidos específicos dentro de moléculas de ARN en células humanas. El enfoque, llamado RNA Editing for Programmable A-to-I replace (REPAIR), se describe hoy (25 de octubre) en Science, y tiene el potencial de servir no solo como una herramienta de investigación, sino como una terapia correctiva temporal para las mutaciones que causan enfermedades, proponen los investigadores.
“Este trabajo es un estudio impresionante de un grupo de investigación altamente productivo que sugiere la posibilidad de editar transcripciones de ARN para alterar su potencial de codificación en un manera programable,” David Liu, un biólogo químico de la Universidad de Harvard que no participó en el proyecto, escribe en un correo electrónico a The Scientist. «Para las aplicaciones que se abordan mejor a través de un cambio transitorio en la secuencia de un ARN objetivo, este enfoque tiene un gran potencial». él añade. El propio Liu tiene un…
Ver la edición de base ahora capaz de convertir adenina-timina en guanina-citosina
El mecanismo inmunológico antiviral bacteriano del sistema CRISPR-Cas9 descubierto por primera vez en Streptococcus thermophilus ahora se usa ampliamente como una técnica de edición de ADN, en la que la ADN nucleasa Cas9 se dirige a cortar cualquier secuencia de ADN de elección. Al buscar sistemas inmunitarios similares en otros microorganismos, los investigadores descubrieron una enzima relacionada con Cas9 llamada Cas13 (originalmente denominada C2c2), que, en 2016, el Broad Institutes Feng Zhang y sus colegas revelaron ARN dirigido, no ADN.
Otros desarrollos con Cas13 llevaron a un artículo de Nature a principios de este mes en el que el equipo de Zhang demostró que un miembro de la familia, Cas13a, podría usarse en células de mamíferos para eliminar ARN mensajeros particulares con una eficiencia similar a la del ARN. interferencia. El equipo también diseñó una versión catalíticamente inactiva de Cas13a que, cuando se fusiona con una proteína fluorescente, podría usarse para rastrear los ARN de interés.
En el nuevo estudio, el equipo de Zhang preguntó: ¿Qué más podemos hacer con una enzima Cas13 catalíticamente muerta? dice Omar Abudayyeh, estudiante en el laboratorio de Zhang y coautor del estudio. Una idea era usar la capacidad de direccionamiento de ARN de las proteínas para reclutar una enzima de edición de ARN que permitiría a los investigadores realizar alteraciones definidas de nucleótidos en sitios específicos.
La edición de ARN es una forma de procesamiento de transcripciones que involucra, entre otras cosas, regulación enzimática de sustituciones de nucleótidos. Las enzimas llamadas adenosina desaminasas que actúan sobre el ARN (ADAR), por ejemplo, convierten la adenosina en un nucleótido de inosinea que es funcionalmente equivalente a la guanosina. El equipo de Zhang ahora ha creado una proteína de fusión entre el dominio catalítico de ADAR y un Cas13 catalíticamente inerte u otro miembro de la familia Cas13 con la capacidad de apuntar a cualquier ARN de interés en las células humanas. De hecho, lo usaron para revertir dos mutaciones G-a-A asociadas a enfermedades, una que causa una forma de diabetes y otra que causa anemia de Fanconi en dos ARN mensajeros separados.
Terapéuticamente hablando, para ciertas enfermedades genéticas, editar el genoma para corregir permanentemente una mutación puede ser más deseable. Pero la edición de ARN podría ser preferible en situaciones que solo requieren cambios a corto plazo en la expresión génica, sugiere el biólogo de ARN Mitchell OConnell de la Universidad de Rochester en Nueva York, que no participó en la investigación. Como ejemplos, enumera los trasplantes de órganos, en los que puede ser necesaria una fase corta de prevención del rechazo, reducciones temporales de la inflamación y ciertas enfermedades agudas.
El poder inmediato del sistema REPAIR, dice OConnell, es tan una herramienta de investigación. La introducción de cambios de secuencia específicos en las moléculas de ARN podría permitir a los investigadores responder preguntas sobre mecanismos alternativos de empalme, traducción e incluso edición, dice. Hay muchas posibilidades.
La herramienta en sí podría desarrollarse aún más, añade el biólogo computacional Eugene Koonin del Centro Nacional de Información Biotecnológica, que tampoco participó en el estudio. Este documento no es el final del camino, dice. Es posible que Cas13b pueda fusionarse con una variedad de enzimas de edición que permitirían una variedad de cambios de secuencia diferentes. Las posibilidades son numerosas, dice Koonin, y lo mejor aún está por llegar.
DBT Cox et al., Edición de ARN con CRISPR-Cas13, Science , doi:10.1126/science.aaq0180, 2017.
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