Investigadores descubren nuevas familias de enzimas de edición de genes
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Al analizar genomas microbianos, los investigadores han encontrado lo que pueden ser ancestros evolutivos de la enzima Cas9 que corta fragmentos de ADN durante la edición del genoma CRISPR, según un estudio publicado la semana pasada en Science.
Según Nature,el papel de la familia de proteínas microbianas IscB se desconocía antes del análisis, aunque los genes IscB se pueden encontrar en bacterias, arqueas e incluso dentro de los cloroplastos de algas. Los investigadores descubrieron que los genes IscB se encuentran cerca de tramos del genoma que codifican moléculas de ARN que guían la proteína IscB a regiones específicas de ADN que puede dividir, de forma similar a la guía que utiliza el ARN Cas9 para encontrar su objetivo genético.
El sistema CRISPR-Cas9 basado en bacterias fue propuesto por primera vez como una herramienta de edición de genes por Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier, quienes ganaron el Premio Nobel de Química 2020 por su trabajo. Aunque los científicos creen que se originó como un sistema de defensa contra los ácidos nucleicos virales, la tecnología se ha disparado en múltiples aplicaciones para la investigación y la salud humana, incluido el diagnóstico y posiblemente la terapia génica.
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Debido a que las algas son organismos eucariotas, el biólogo molecular del MIT y autor principal Feng Zhang le dice a Nature que después de que le hayan preguntado muchas veces si ha visto actividad CRISPR en un organismo eucariota celular, ahora finalmente puede decir que sí.
Estamos muy emocionados con el descubrimiento de estas enzimas programables generalizadas, que se han estado escondiendo debajo de nuestras narices todo el tiempo, dice Zhang en un comunicado de prensa de MIT McGovern Instituto. Estos resultados sugieren la tentadora posibilidad de que haya muchos más sistemas programables que esperan ser descubiertos y desarrollados como tecnologías útiles.
El grupo de Zhang también identificó otra familia de proteínas llamada TnpB que corta regiones específicas de ADN cuando es guiada por ARN. Escriben en el artículo que TnpB puede ser el ancestro genético de la enzima Cas12.
Los autores del estudio clasificaron TnpB, IscB y una familia adicional llamada proteínas IsrB como actividad guiada por elementos móviles obligados (OMEGA) , porque los genes se encuentran en elementos de genes saltadores llamados transposones. Los investigadores llamaron omega-ARN a las secuencias de ARN que guían estas proteínas.
El equipo demostró que las proteínas IscB pueden cortar el ADN humano, y aunque este corte fue menos efectivo que CRISPR-Cas9s, Zhang dice que cree que el proceso podría ser optimizado Él dice que el tamaño diminuto de las proteínas (30 por ciento más pequeño que Cas9, según el Instituto McGovern) puede ser útil en ciertas aplicaciones. podría codificar proteínas de tipo TnpB, dice el coautor Soumya Kannan a Nature.Estas proteínas programables son muy útiles, más allá del interés biológico básico, dice Zhang a la revista. Y esto El mecanismo de reconocimiento de ADN guiado por ARN es probablemente algo que la naturaleza ha creado de forma independiente varias veces.
El genetista de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, Gaetan Burgio, que no se encontraba entre los autores del artículo, le dice a Nature que el descubrimiento es absolutamente fascinante. Llena un vacío importante: realmente no sabíamos cómo estos sistemas CRISPR se convirtieron en CRISPR.