Система редактирования генома CRISPR/Cas9, разработанная в 2012 году, позволяет направленно редактировать ДНК организма, не затрагивая остальные участки генома. Эндонуклеазы Cas9 разрезают ДНК в нужных участках, комплементарных «шаблону» РНК-гида, после чего собственные системы репарации клетки сшивают концы ДНК. 

Система CRISPR/Cas9 основана на системе бактериального противовирусного иммунитета. Такой иммунитет позволяет бактериям находить фрагменты ДНК вируса в своей «картотеке» CRISPR (она расположена в определенном участке генома бактерии), и уничтожать вирусную ДНК с помощью нуклеазы. У бактерий существует несколько типов системы CRISPR и несколько нуклеаз, однако для целей редактирования генома в биоинженерии чаще всего используется нуклеаза Cas9. В свою очередь, вирусы-бактериофаги, от которых бактерии защищаются с помощью таких систем иммунитета, вырабатывают белки, блокирующие эти системы. Однако белки, блокирующие именно систему CRISPR/Cas9, до сих пор обнаружены не были.

Для поиска таких белков авторы новой статьи сосредоточились на анализе профагов — участков генома вируса-бактериофага, интегрированных в геном бактериальных клеток. Идея заключалась в том, что если бактериофагу удалось встроить свои гены в бактериальный геном, обойдя систему защиты CRISPR/Cas9, то это значит, что у вирусов есть способы блокировки этой системы.

Проанализировав около 30 штаммов бактерий Listeria monocytogenes, использующий систему CRISPR/Cas9, ученые обнаружили в их профагах гены четырех типов белков, блокирующих эту систему. Как показали эксперименты с использованием клеток Escherichia coli и клеток человека, два из этих белков, названные AcrIIA2 и AcrIIA4, эффективно блокировали нуклеазу Cas9 бактерии Streptococcus pyogenes (именно она чаще всего используется в биоинженерии).

Обнаруженные ингибиторы позволят повысить точность CRISPR/Cas9, включая и выключая ее в нужное время и регулируя ее активность в разных участках генома или в разных тканях. Также применение белков-ингибиторов сможет сделать систему CRISPR/Cas9 более безопасной: в том случае, если что-то пойдет не так, ее активность можно будет заблокировать. Статья опубликована в журнале Cell.

Оригинал статьи: Софья Долотовская https://nplus1.ru/news/2016/12/30/switchoff