Новая система управления генами на основе CRISPR

Исследователи MIT разработали метод включения и выключения генов в клетках дрожжей и человека, контролируя процесс транскрипции ДНК в матричную РНК (mRNA). Технология может упростить создание сложных синтетических биологических схем для мониторинга среды, производства лекарств или диагностики заболеваний.

Принцип работы

Метод основан на адаптации системы CRISPR/Cas9:

• Белок Cas9 был модифицирован: утратил способность разрезать ДНК и получил регуляторный домен для активации или подавления транскрипции.
• Направляющая РНК (guide RNA) доставляет комплекс к промоторной области целевого гена.
• Один и тот же комплекс Cas9 может как включать, так и выключать ген в зависимости от участка промотора, к которому он направлен.

Преимущества и гибкость

Система проще и гибче альтернатив на основе белков «цинковые пальцы» (zinc fingers) и TALEN:

• Не требует трудоёмкой белковой инженерии.
• Для перепрограммирования достаточно изменить последовательность направляющей РНК.
• Позволяет осуществлять как позитивную, так и негативную регуляцию.

Контроль с помощью малых молекул

Систему можно активировать только в присутствии определённых малых молекул (например, сахаров). Для этого гены направляющих РНК сконструированы так, чтобы они экспрессировались исключительно при наличии индуктора.

Перспективы

Технология открывает возможности для:

• Изучения функций генов путём их контролируемого включения/выключения.
• Создания сложных синтетических схем, принимающих решения на основе нескольких сигналов среды.
• Применений в биопроизводстве, тканевой инженерии и генной терапии.

Исследование опубликовано в журнале ACS Synthetic Biology под названием «Tunable and Multi-Functional Eukaryotic Transcription Factors Based on CRISPR/Cas».