RCas9: Программируемый инструмент для редактирования РНК

Мощный научный инструмент для редактирования генетических инструкций ДНК теперь можно применять и к РНК — молекуле, которая транслирует инструкции ДНК в производство белков. Исследователи из Berkeley Lab и Калифорнийского университета (UC) в Беркли продемонстрировали, как белковый комплекс CRISPR/Cas9 можно запрограммировать на распознавание и разрезание РНК в специфичных для последовательности целевых сайтах. Это открытие может трансформировать изучение функций РНК, открыв путь для прямого обнаружения, анализа и манипулирования РНК-транскриптами.

Команда под руководством биохимика Дженнифер Даудны, ведущего эксперта по комплексу CRISPR/Cas9, показала, как фермент Cas9 может работать с короткими последовательностями ДНК, известными как PAM (protospacer adjacent motif), чтобы идентифицировать и связываться с определённым сайтом одноцепочечной РНК (ssRNA). Они обозначают этот нацеленный на РНК комплекс CRISPR/Cas9 как RCas9.

"Используя специально разработанные PAM-представляющие олигонуклеотиды, или PAMмеры, RCas9 можно целенаправленно направить на связывание или разрезание РНК-мишеней, избегая при этом соответствующих последовательностей ДНК. Его также можно использовать для выделения специфичных эндогенных матричных РНК из клеток", — говорит Даудна.

Исследование, опубликованное в журнале Nature под названием "Programmable RNA recognition and cleavage by CRISPR/Cas9", показывает, что PAMмеры, подобно PAM в ДНК, могут стимулировать сайт-специфичное эндонуклеолитическое расщепление ssRNA-мишеней. Учёные использовали ферменты Cas9 из бактерии Streptococcus pyogenes для проведения ряда экспериментов по расщеплению in vitro с использованием панели РНК- и ДНК-мишеней.

"Молекулярная основа распознавания РНК с помощью RCas9 теперь ясна и требует только разработки и синтеза соответствующей направляющей РНК и комплементарного PAMмера", — отмечает Даудна.

Потенциальные применения RCas9:

• Регуляция синтеза белка: RCas9, привязанный к фактору инициации трансляции и нацеленный на специфичную mRNA, может действовать как дизайнерский фактор трансляции для "усиления" или "подавления" синтеза белка с этой mRNA.
• Выделение РНК: RCas9, прикреплённый к шарикам, можно использовать для выделения интересующей РНК или нативных РНК-белковых комплексов из клеток для последующего анализа.
• Манипуляции со сплайсингом: RCas9, слитый с определёнными белковыми доменами, может способствовать включению или исключению специфичных интронов или экзонов.
• Визуализация в живых клетках: RCas9, соединённый с флуоресцентными белками, можно использовать для наблюдения за локализацией и транспортом РНК в живых клетках.