A pesar de que la tecnología de edición de genes CRISPR ofrece información sobre enfermedades genéticas, los investigadores están descubriendo cosas nuevas sobre cómo funciona realmente.
En el primero de los dos artículos recién publicados en el Revista de la Sociedad Americana de Química JACS, investigadores de la Universidad Estatal de Ohio informan que han descubierto el mecanismo por el cual la enzima de edición de genes CRISPR Cas9 determina dónde y cuándo cortar cadenas de ADN, un descubrimiento que podría ayudar a prevenir errores de corte de genes.
En el segundo artículo, revocan la creencia generalizada de que Cas9 escinde el ADN de manera uniforme, es decir, corta ambos lados de la "escalera" de ADN a la misma longitud, al demostrar que en realidad recorta un lado más que el otroEse descubrimiento podría ser útil para el campo de la edición de genes y para manipular el ADN para aplicaciones de biotecnología.
Zucai Suo, profesor de química y bioquímica en el estado de Ohio, lidera el proyecto.
"La enzima de edición de genes Cas9 se ha utilizado ampliamente y con éxito en biotecnología y agricultura, así como en el descubrimiento de fármacos", dijo Suo. "Espero que nuestro trabajo allane el camino para que los científicos minimicen o eliminen los errores de edición de genes y descubrannuevas aplicaciones para Cas9. "
El sistema CRISPR imita una técnica que usan las bacterias contra los virus atacantes, y se considera revolucionario porque es la primera tecnología que puede editar el ADN de un organismo vivo con facilidad. La enzima Cas9 se puede adaptar para atacar y eliminar genes específicoso inserte otras nuevas. Ya se está utilizando para tratar el cáncer y las infecciones virales, y los investigadores esperan que algún día cure una gran cantidad de enfermedades genéticas.
Pero si bien CRISPR funciona muy bien, el mecanismo por el cual Cas9 determina qué genes cortar y cuáles dejar solo no se entiende por completo.
Austin Raper, estudiante de doctorado del estado de Ohio, autor principal del primer artículo de JACS, explicó que CRISPR rara vez se dirige a genes no intencionados. Pero tales errores pueden tener consecuencias muy serias cuando suceden. Por ejemplo, si Cas9 apunta y corta accidentalmentegen supresor de tumores del ADN de alguien, esa persona sería mucho más propensa a desarrollar cáncer.
"Si CRISPR va a avanzar a su máximo potencial, es fundamental que los científicos entiendan completamente cómo funciona Cas9 y determinen por qué a veces comete estos errores", dijo Raper. "Nuestro nuevo resultado es emocionante porque ahora entendemos cómo Cas9 decideescindir el ADN, que es fundamental en la búsqueda para prohibir el corte de ADN no intencionado y fuera del objetivo "
Raper y sus coautores determinaron que dos partes diferentes de la molécula Cas9 grande y laberíntica se comunican entre sí para establecer la ubicación y el momento de un corte. A medida que la primera parte de la molécula se mueve para cortar su respectiva cadena de ADN,cambia sutilmente la forma y empuja la segunda parte, provocando que corte el segundo hilo.
El primer corte ocurre rápidamente. El segundo corte ocurre mucho más lentamente, y no ocurriría en absoluto sin el desencadenante, concluyeron los investigadores. Ahora el mismo grupo está estudiando cómo los genes no objetivo pueden afectar el momento y la ubicación de los cortes.
El segundo artículo de JACS se refiere a un comportamiento inusual de la enzima Cas9 que nadie había notado antes.
El estudiante de doctorado Anthony Stephenson y sus coautores examinaron lo que hace Cas9 después de cortar el ADN. Anteriormente, los investigadores creían que la enzima se agarraría al ADN, haría un corte limpio y luego se iría. Pero los investigadores del estado de Ohio descubrieron que la enzimapermanece unido al ADN el tiempo suficiente para tomar un segundo corte de solo la mitad de la cadena de ADN, dejando bordes de diferentes longitudes.
¿Por qué? Cas9 lleva una carga positiva fuerte y el ADN lleva una carga negativa fuerte, explicó Stephenson, por lo que los dos forman un enlace muy fuerte. Mientras tanto, la molécula de ARN guía que dirige Cas9 a una secuencia de ADN particular se empareja fuertemente con un ladode la cadena de ADN.
"En otras palabras, no es fácil para Cas9 desenredarse del ADN. Entonces, mientras Cas9 permanece adherido al ADN después del corte inicial de ADN de doble cadena, continúa cortando pequeños trozos de ADN de la cadena de ADN suelta", Dijo Stephenson.
El equipo ahora explorará formas de prevenir o incluso mejorar este comportamiento para beneficiar el campo de edición de genes, tal vez permitiendo una inserción de genes más eficiente. Los bordes escalonados hacen que el ADN sea pegajoso, permitiendo que se unan múltiples piezas de ADNen un orden y orientación específicos, agregó Stephenson.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Pam Frost Gorder. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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