Megafagi zvani Biggiephages imaju proteine idealne za uređivanje genoma

Izvor: UC Berkeley

CRISPR-Cas sistem, koji se prirodno nalazi u mnogim prokariotima (bakterijama, naširoko se koristi kao alat za uređivanje genoma. CRISPR nizovi u bakterijskom genomu, porijeklom iz genoma invazivnih virusa koji napadaju bakterije, koriste se za stvaranje CRISPR RNK koja upravlja enzimom Cas za uništavanje ponovljenih napadača virusa. Suštinski, ovaj sistem predstavlja odbranu bakterija od virusa koji napadaju bakterije - bakteriofaga. 

Otkako je prije koju godinu došlo do otkrića da se ovaj sistem može koristiti za uređivanje genoma drugih vrsta, uključujući i čovjeka, naučnici pokušavaju da ga usavrše, da alat učine preciznijim.

Nedavno je otkriven neočekivano kompaktan sistem CRISPR-Cas u neobično velikim bakteriofazima, zvanim "Biggiephages".

Mali enzimi iz ovih velikih virusa omogućuju da se sistem za uređivanje gena CRISPR - Cas provuče u stanice i cilja široki spektar genetičkih sekvenci - što bi moglo pomoći u lakšoj manipulaciji genima. Varijacija u standardnom CRISPR-Cas sistemu kod Biggiephages je upravo u tome što su njihovi enzima upola manji od standardnih. 

Izvor: UC Berkeley image by Basem Al-Shayeb and Patrick Pausch

Jennifer Doudna s Univerziteta  Berkeley i njene kolege otkrili su da se Cas enzimi iz Biggiephagea mogu programirati tako da ciljaju širi spektar DNK sekvenci od uobičajenih Cas proteina. Također ih se može lako isporučiti u stanice - što je dobro za terapije temeljene na CRISPR-u, jer je velik problem za ovaj alat izmanipulisati da on dođe do ciljanih mjesta.

U radu objavljenom u Science pod naslovom "CRISPR-CasΦ from huge phages is a hypercompact genome editor", Doudnin tim opisuje Cas Fi enzim, najmanji enzim iz ove porodice. Jedan od autora rada, Basem Al Shayeb, objašnjava kako su Biggiephages pronaćeni na mnogo mjesta i u mnogo vrsta - počev od termalnih izvora, do losova, delfina i majmuna te da su oko 15X veći nego drugi bakteriofagi. Cas enzimi od Biggiephages mogu sjeći dvostruki lanac DNK, što mnogi kompaktni Cas proteini ne mogu. 

Kako bi se ove sekvence DNK iz Biggiephages mogle iskoristiti za editovanje genoma?

One bi se mogle upakovati u deaktivirane AAV  (od eng. adeno associated virus, adeno asocirajući), koji predstavljaju mikro-verziju trojanskog konja, dostavno vozilo u koje se može svašta sakriti.

Manji i kompaktniji Cas proteini su lakši za transport u stanice jer se mogu pakirati u mala "dostavna vozila", poput popularnog deaktiviranog virus AAV. Hiperkompaktni Cas proteini također ostavljaju prostora u AAV-u za dodatni "teret".

Više na: https://news.berkeley.edu/2020/07/16/megaphages-harbor-mini-cas-proteins-ideal-for-gene-editing/