Los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han descrito 10 nuevas enzimas CRISPR que, una vez activadas, se comportan como Pac-Man para masticar ARN de una manera que podría usarse como detectores sensibles de virus infecciosos.
Las nuevas enzimas CRISPR son variantes de una proteína CRISPR, Cas13a, que los investigadores de UC Berkeley informaron en septiembre pasado Naturaleza podría usarse para detectar secuencias específicas de ARN, como las de un virus. Mostraron que una vez que CRISPR-Cas13a se une a su ARN objetivo, comienza a cortar indiscriminadamente todo ARN, cortando fácilmente el ARN vinculado a una molécula reportera, haciendo quefluoresce para permitir la detección de la señal.
Posteriormente, dos equipos de investigadores del Broad Institute combinaron CRISPR-Cas13a con amplificación de ARN y mostraron que el sistema, al que denominaron SHERLOCK, podía detectar ARN viral en concentraciones extremadamente bajas, detectando la presencia de dengue y ARN viral de Zika, porejemplo.
Tal sistema podría usarse para detectar cualquier tipo de ARN, incluido el ARN distintivo de las células cancerosas.
Mientras que la enzima Cas13a original utilizada por los equipos UC Berkeley y Broad corta el ARN en un ácido nucleico específico, el uracilo, tres de las nuevas variantes de Cas13a cortan el ARN en la adenina. Esta diferencia permite la detección simultánea de dos moléculas de ARN diferentes, comodos virus diferentes.
"Hemos llevado nuestra investigación fundamental un paso más allá para encontrar otros homólogos de la familia Cas13a que tengan diferentes preferencias de nucleótidos, permitiendo la detección concurrente de diferentes reporteros con, por ejemplo, una señal fluorescente roja y verde, permitiendo un sistema de detección enzimática multiplexada", dijo la primera autora Alexandra East-Seletsky, una estudiante graduada de UC Berkeley en el laboratorio de Jennifer Doudna, una de las inventoras de la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9. East-Seletsky también fue co-primer autor de septiembre Naturaleza papel
East-Seletsky, Doudna y sus colegas de UC Berkeley informarán sus hallazgos el 4 de mayo en la revista célula molecular .
juerga asesina de ARN
La familia CRISPR-Cas13a, anteriormente conocida como CRISPR-C2c2, está relacionada con CRISPR-Cas9, que ya está revolucionando la investigación y el tratamiento biomédico debido a la facilidad de dirigirlo a secuencias de ADN únicas para cortar o editar. Mientras que el Cas9la proteína corta el ADN bicatenario en secuencias específicas, la proteína Cas13a, una enzima de corte de ácido nucleico conocida como nucleasa, se adhiere a secuencias de ARN específicas, y no solo corta ese ARN específico, sino que se vuelve loco para cortar y destruir todoARN presente.
"Piense en la unión entre Cas13a y su objetivo de ARN como un interruptor de encendido-apagado: la unión del objetivo activa la enzima para convertirse en un Pac-Man en la célula, masticando todo el ARN cercano", dijo East-Seletsky.La matanza de ARN puede matar la célula.
en su septiembre Naturaleza artículo, los investigadores de UC Berkeley argumentaron que la actividad Pac-Man de CRISPR-Cas13a es su papel principal en las bacterias, cuyo objetivo es matar virus o fagos infecciosos. Como parte del sistema inmune de algunas bacterias, permite que las células infectadas se comprometansuicidio para salvar a sus microbios hermanos de la infección. Existen sistemas similares de suicidio no CRISPR en otras bacterias.
Los investigadores de UC Berkeley buscaron posteriormente en bases de datos de genomas bacterianos y encontraron otras 10 proteínas similares a Cas13a, que sintetizaron y estudiaron para evaluar su capacidad de encontrar y cortar ARN. De ellas, siete se parecían a la Cas13a original, mientras que tres diferían en dóndecortan ARN. El ARN, que cumple muchas funciones dentro de la célula, incluso como ARN mensajero, copias de trabajo del ADN, consta de cuatro nucleótidos diferentes: adenina, citosina, guanina y uracilo.
"Sobre la base de nuestro trabajo original, ahora mostramos que es posible multiplexar estas enzimas juntas, ampliando el alcance de la tecnología", dijo East-Seletsky. "Hay tanta diversidad dentro de la familia CRISPR-Cas13a que puede serutilizado para muchas aplicaciones, incluida la detección de ARN "
Doudna, profesor de biología molecular y química y un investigador del Instituto Médico Howard Hughes, señaló que la detección de ARN infeccioso puede requerir o no amplificación, lo cual es un paso complicado.
"Nuestra intención es desarrollar la familia de enzimas Cas13a para diagnósticos en el punto de atención que sean robustos y fáciles de implementar", dijo Doudna.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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