У Cas9 появился «включатель» для лучшего контроля CRISPR-редактирования

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли усовершенствовали инструмент CRISPR-Cas9, добавив ему «включатель». Это позволяет держать редактор Cas9 выключенным во всех клетках, кроме целевых.

Новый фермент, названный ProCas9, полностью функционален, но содержит белковый участок, который необходимо разрезать, прежде чем Cas9 сможет связаться с ДНК и разрезать её. Учёные могут вставить короткий участок, который может быть разрезан только специфичным ферментом, например, характерным для раковых клеток или инфекционного вируса. Этот фермент становится триггером для активации Cas9.

Таким образом, ProCas9 «чувствует» тип клетки на основе присутствующей в ней протеазы — белок-расщепляющего фермента.

«Это дополнительный уровень безопасности, который можно добавить к молекуле, чтобы обеспечить точное разрезание», — сказал Дэвид Сэвидж, доцент молекулярной и клеточной биологии.

В исследовании команда продемонстрировала контроль Cas9 через протеазы, сделав его чувствительным к вирусам растений и человека, таким как вирус Западного Нила. В будущем эта технология может быть использована для внедрения бактериальной иммунной системы CRISPR-Cas9 в растения для защиты от вирусных патогенов.

Упрощение Cas9 до основ

Изначальной целью Сэвиджа было упростить белок Cas9 до самых основных частей, чтобы получить максимально надёжный редактор. Он использовал метод циклической перестановки, который ранее не применялся к столь сложному белку, как Cas9.

Метод включает разрезание аминокислотной цепочки белка Cas9, изменение порядка двух сегментов и их повторное соединение, после чего белок сворачивается в новую 3D-конфигурацию. Примерно в 10% случаев новый белок всё ещё работал.

В процессе перестановки исследователи обнаружили, что способ соединения двух фрагментов белка имеет значение. Эта чувствительность позволила им встроить в белок сайты узнавания протеаз.

Исследование показывает, что «мы не ограничены тем, что дала нам природа в отношении белков для редактирования генома», — сказал Сэвидж. «Эти белки можно тщательно оптимизировать и превратить в структуры, не встречающиеся в природе, но обладающие нужными свойствами для использования в человеческих клетках».

Исследование будет опубликовано 10 января в журнале Cell.