Oamenii de știință de la Universitatea Vilnius, Lituania au descoperit o modalitate unică prin care celulele pot reduce la tăcere gene specifice fără a secționa ADN-ul. Această cercetare, condusă de profesorul Patrick Pausch și publicată în revista Nature Communications, dezvăluie o nouă modalitate de a reduce la tăcere genele care este asemănătoare cu apăsarea unui buton „pauză” pentru anumite instrucțiuni genetice din celule.
Echipa de cercetători, formată din doctoranda Rimvydė Čepaitė, Dr. Aistė Skorupskaitė, studenta Gintarė Žvejyte și Prof. Pausch de la Universitatea din Vilnius, în colaborare cu o echipă internațională, a descoperit modul în care celulele utilizează un sistem specific pentru a localiza și reduce la tăcere ADN-ul nedorit. Acest sistem, care ar putea permite modificări genetice mai sigure, este promițător pentru repararea genelor defecte care provoacă boli. „Spre deosebire de binecunoscutul sistem CRISPR de editare a genelor, adesea descris ca o „foarfecă” moleculară, sistemul CRISPR de tip IV-A, recent studiat, nu secționează genele. În schimb, utilizează un complex „efector” ghidat de ARN pentru a recruta o enzimă numită DinG, care se deplasează de-a lungul ADN-ului și reduce la tăcere genele vizate într-un mod mai subtil”, explică Prof. Pausch.
Potrivit cercetătorului, este fascinant modul în care sistemul recunoaște locația exactă pe ADN pentru a începe să lucreze. „Sistemul utilizează două proteine (Cas8 și Cas5) pentru a găsi un motiv de secvență foarte scurtă adiacent ADN-ului țintă complementar ghidului ARN. Odată ce ambele proteine recunosc această secvență scurtă, ele topesc ADN-ul dublu-catenar pentru interogarea secvenței țintă.”
O componentă esențială în acest proces este formarea buclelor R – structuri ADN deschise în care ARN-ul se leagă, semnalând sistemului inițierea reducerii la tăcere a genelor. „R” din R-loop reprezintă ARN-ul. Toate sistemele CRISPR-Cas care se leagă de ADN folosesc această structură pentru a sonda secvența de ADN și a identifica locul țintă corect. Buclele R stabile se formează numai în prezența unei secvențe de ADN care se potrivește suficient cu ARN-ul ghid. În esență, bucla R spune sistemului când este momentul potrivit să înceapă reducerea la tăcere a unei gene”, afirmă profesorul cercetător. Cu alte cuvinte, enzima DinG îmbunătățește în continuare suprimarea genelor prin derularea firelor de ADN, permițând sistemului să își exercite efectul asupra unei secvențe mai lungi de ADN.
Această descoperire deschide porțile unor viitoare aplicații de editare a genomului fără riscul de secționare a ADN-ului, ceea ce ar putea conduce la instrumente mai precise pentru cercetare și biotehnologie. „Capacitatea unică a sistemului nostru de a traversa ADN-ul fără a tăia genele este interesantă pentru aplicațiile avansate de editare a genelor”, adaugă profesorul Pausch, care consideră că această nouă abordare ar putea aduce beneficii societății, permițând modificări genetice mai sigure.
