Ученые Массачусетского технологического института и Гарвардского университета обнаружили новую CRISPR-подобную систему у эукариотических организмов. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.
Система CRISPR изначально была выявлена у прокариотических организмов (бактерий и архей), которые используют ее в качестве защиты против вирусов. Она представляет собой фрагменты ДНК, аналогичные последовательностям ДНК у вирусов, которые кодируют короткие цепочки РНК. Эта РНК указывает специальному белку-ферменту Cas, где в геноме вторгшегося вируса произвести разрез, чтобы обезвредить его. Новое исследование демонстрирует, что механизмы разрезания ДНК, управляемые РНК, присутствуют во всех царствах жизни.
У эукариот CRISPR-подобная система основана на белке Fanzor, который использует РНК в качестве ориентира для редактирования ДНК-мишени. Ученые показали, что эту систему можно применять для более эффективного редактирования генома клеток человека.
В отличие от белков CRISPR ферменты Fanzor закодированы в мобильных элементах, и филогенетический анализ группы предполагает, что гены Fanzor мигрировали от бактерий к эукариотам посредством так называемого горизонтального переноса генов. Исследователи также выявили сходство между Fanzor и прокариотическими системами OMEGA. OMEGA представлены мобильными элементами или «прыгающими генами» в бактериальных геномах, которые, вероятно, привели к появлению систем CRISPR/Cas.
Исследователи обнаружили, что система Fanzor изначально менее эффективна в разрезании ДНК, чем системы CRISPR/Cas, но путем генной инженерии они внесли в белок комбинацию мутаций, которая увеличила его активность в 10 раз. Кроме того, в отличие от некоторых систем CRISPR и белка OMEGA TnpB, команда обнаружила, что белок Fanzor, полученный из грибов, не проявляет побочной активности, когда фермент, управляемый РНК, расщепляет свою ДНК-мишень, а также разрушает близлежащие ДНК или РНК.