Учёные впервые запечатлели процесс разрезания ДНК ферментом CRISPR-Cas9

Впервые учёные получили высокодетальные трёхмерные изображения фермента в процессе точного разрезания цепей ДНК.

Изображения, полученные с помощью криогенной электронной микроскопии (cryo-EM), раскрывают новую информацию о работе инструмента для редактирования генов CRISPR-Cas9. Это может помочь исследователям создать более эффективные и точные версии системы для изменения целевых генов.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Structural and Molecular Biology, открывают перспективы для будущего лечения и профилактики целого спектра заболеваний человека, вызванных мутациями ДНК, — от рака до муковисцидоза и болезни Хантингтона.

CRISPR-Cas9 — это инструмент для редактирования генов, в котором фермент Cas9 действует как молекулярные ножницы, способные разрезать цепи ДНК. После того как фермент делает разрез в определённом месте, можно вносить изменения в последовательность ДНК.

Чтобы лучше понять последовательность событий в этом процессе, исследователи использовали технологию cryo-EM для визуализации работающего фермента Cas9. Изображения предоставили беспрецедентную возможность увидеть пошаговые молекулярные движения во время разрезания ДНК, включая «моментальный снимок» разрезанной ДНК, всё ещё присоединённой к ферменту непосредственно перед её высвобождением.

«Одним из главных препятствий на пути создания лучших инструментов для редактирования генов на основе Cas9 было отсутствие изображений его фактического разрезания ДНК. Теперь у нас есть гораздо более ясная картина, и мы даже видим, как основные домены фермента движутся во время реакции, что может быть важной мишенью для модификации», — отметил соавтор исследования.

Исследование поддержано грантами Национального института рака и Национальных институтов здравоохранения США, Центром клинических и трансляционных наук UIC, а также позицией Canada Excellence Research Chair, присуждённой руководителю работы.