Ученые выяснили, как CRISPR/Cas9 позиционирует ферменты для разрезания ДНК

Исследователи из Калифорнийского университета детально изучили процесс образования R-петель — ключевого этапа работы системы редактирования генов CRISPR/Cas9. Используя метод кристаллизации, они впервые получили 3D-изображения этого процесса в действии. Результаты опубликованы в журнале Science.

CRISPR/Cas9 — революционный инструмент для редактирования генов, активно используемый в последние три года для изучения генов и разработки методов лечения генетических заболеваний. В основе системы лежит белок Cas9, который формирует трёхцепочечные структуры — R-петли, подготавливая ДНК к разрезанию. Однако до сих пор этот процесс не наблюдали напрямую.

В новом исследовании команда под руководством Дженнифер Дудны применила рентгеноструктурный анализ. Белок Cas9 кристаллизовали и облучали рентгеновскими лучами, анализируя дифракционную картину для восстановления его структуры. Это позволило получить 3D-снимки Cas9 в момент редактирования последовательности ДНК.

Изображения показали, как взаимодействие белка с цепями ДНК приводит к изгибу двойной спирали под углом 30°. Это изгибание перемещает цепи ДНК и направляющей РНК в положение, необходимое для формирования R-петли.

Понимание механизма образования R-петель критически важно для совершенствования технологии CRISPR/Cas9. Иногда система ошибается, распознавая и разрезая не ту цепь ДНК. Новые данные могут помочь снизить количество ошибок, а также в поиске других белков, пригодных для редактирования генов в различных условиях.