Не CRISPR-Cas9 єдиної: наближається нова революція в редагуванні генома

Філогенетичне дерево доменів IsrB, IscB і Cas9.

За останні кілька років вчені адаптували систему CRISPR, що спочатку використовувалася бактеріями і археями для захисту від фагів, до самих різних завдань: з її допомогою створюють нові сорти сільськогосподарських культур, удосконалюють технології тваринництва, лікують рідкісні генетичні захворювання, скоро, мабуть, будуть лікувати ВІЛ, а якщо пощастить - навіть відродять мамонта. Тепер же дослідники виявили новий клас програмованих систем модифікації ДНК, які назвали OMEGA.

Ці стародавні розрізні ДНК ферменти прямують до своїх цілей за допомогою РНК, як і CRISPR-асоційовані білкові продукти. При цьому, за словами дослідників, такі системи керованих РНК ферментів (ендонуклеаз) виявилися надзвичайно поширеним явищем, а прославлена CRISPR-Cas9 - лише приватним їх випадком. Це відкриття вводить нас в нову величезну область біології і, ймовірно, веде до чергової революції в технології редагування геному.

Нагадаємо, що CRISPR-Cas9 - природна система, за допомогою якої бактерії та археї захищаються від інфекцій. Вона вміє вбудовувати в себе частину вірусного геному і потім, використовуючи цю частину як зразок, дуже точно вирізати вірусні ділянки з бактеріальної ДНК, запобігаючи таким чином реплікацію в клітині бактерії вірусних частинок. При цьому системі CRISPR-Cas9 можна «згодувати», практично будь-який відрізок генетичної інформації, запрограмувавши таким чином «геномні ножиці» на вирізання конкретної частини геному.

Передбачалося, що еволюційно CRISPR-Cas9 походить від транспозонів. Автори нової роботи, група дослідників на чолі з професором MIT Феном Чжаном (Feng Zhang), проводили еволюційний аналіз, реконструюючи еволюцію CRISPR-Cas9 з транспозонів IS200/IS605, і виявили, що білки IscB, подібно до CRISPR-Cas9, використовують некодіючу РНК для керованого різанкового різанування дволочіпки. Схожий механізм вчені продемонстрували також для іншого білка - TnpB. Відкрита безліч «геномних ножиць» дослідники, як вже говорилося, назвали системами OMEGA. І, мабуть, тепер нас чекає безліч досліджень і розробок нових способів програмованого редагування генетичної інформації. Також дослідницька група Чжана має намір дослідити еволюційні витоки РНК-керованих систем взагалі, щоб наблизитися до розуміння основ цього механізму.