Новая система CRISPR-Cas разрезает вирусную РНК

Исследователи из группы Стана Браунса (Делфтский технический университет) обнаружили новую систему CRISPR-Cas, которая разрезает РНК. Исследование будет опубликовано 26 августа в журнале Science и, как ожидается, откроет множество возможностей для разработки новых приложений в генетических исследованиях и биотехнологии.

Иммунная система против вирусов

Подобно тому, как коронавирус может вызывать заболевание у людей, существует множество вирусов, которые атакуют только бактерии. За миллиарды лет эволюции бактерии разработали всевозможные изобретательные иммунные системы для защиты от вирусной инфекции. CRISPR-Cas — одна из таких иммунных систем, которая привлекла большое внимание за последние 10 лет.

Браунс: «Мы пытаемся понять системы CRISPR-Cas с 2006 года, и постоянно обнаруживаются новые их варианты, которые можно использовать для важных приложений. Например, CRISPR-Cas9 позволила очень точно редактировать ДНК в клетках. Это вызвало настоящую революцию в исследованиях, например, в изучении генетических нарушений (Нобелевская премия по химии 2020 года, Дудна и Шарпантье). Системы CRISPR-Cas также оказались интересной альтернативой известному ПЦР-тесту для обнаружения коронавируса. Система CRISPR-Cas, которую мы обнаружили сейчас, работает не с ДНК, а с РНК, что открывает новый спектр возможностей».

Уникальные особенности

Кандидат наук Сэм ван Белжув, первый автор статьи, заявляет: «Эта система CRISPR-Cas обладает рядом уникальных биологических свойств, которых мы раньше не видели. Например, она состоит из одной большой белка, в котором объединены функции более пяти малых белков CRISPR-Cas. Этот белок разрезает РНК вторгшегося вируса в двух запрограммированных местах, уничтожая РНК и нанося вирусу первый удар. Кроме того, белок очень похож на белок, который обычно участвует в гибели клеток в человеческих клетках. Это может означать, что бактерия инициирует самоубийство, когда одного уничтожения вирусной РНК недостаточно для защиты».

Второй удар: бактерия совершает самоубийство

Хотя самоубийство у одноклеточной бактерии звучит противоречиво, оно все же может принести большую пользу. Ван Белжув: «Вирусу нужна живая бактерия для размножения и распространения на окружающие бактерии. Если зараженная бактерия убивает себя, это предотвращает производство новых вирусных частиц. Это защищает братьев и сестер атакованной бактерии. Бактерия, так сказать, жертвует собой ради общего блага».

Хотя для выяснения всех деталей еще требуется много исследований, Браунс ожидает, что их открытия можно будет перевести в полезные приложения. «Мы ожидаем, что этот новый белок CRISPR можно будет использовать в качестве молекулярных прецизионных ножниц для разрезания РНК. Мы также видим возможности для преобразования белка CRISPR в своего рода переключатель, который мы можем использовать для активации молекул, например, биоактивного соединения, в те моменты, когда они действительно необходимы», — говорит Браунс.