Forscher decken auf, wie das Genom-Bearbeiten des Hilfsmittels arbeitet als „Lenkflugkörper“, um Fehler im genetischen Code zu korrigieren

Published on February 13, 2014 at 1:53 PM · No Comments

Arbeit stellt Geheimnis von fest, wie das Genom-Bearbeiten des Hilfsmittels als „Lenkflugkörper“ arbeitet, um Fehler im genetischen Code zu korrigieren

Forscher vom Breiten Institut und vom MIT haben sich mit Kollegen von der Universität von Tokyo verbündet, um die erste hochauflösende Abbildung des Cas9 Komplexes zu bilden - eine Schlüsselkomponente der CRISPR-CAS-Anlage, die von den Wissenschaftlern als Genom-bearbeitendes Hilfsmittel verwendet wird, um Gene zum Schweigen zu bringen und die Biologie von Zellen zu prüfen. Ihre Ergebnisse, die diese Woche in der Zelle berichtet werden, werden erwartet, um Forschern zu helfen, Ingenieur zu verfeinern und zu fördern das Hilfsmittel, um genomische Forschung zu beschleunigen und die Technologie näher an Gebrauch in der Behandlung der menschlichen Erbkrankheit zu holen.

Zuerst entdeckt in den Bakterien im Jahre 1987, sind CRISPRs (Gebündelte Regelmäßig Kurze Palindromic Wiederholungen Interspaced) vor kurzem als so genanntes Genom vorgespannt worden, das Hilfsmittel bearbeitet. Diese Hilfsmittel erlauben Forschern, auf „Typos“ innerhalb der Drei-Milliardeschreiben Reihenfolge des menschlichen Genoms herein automatisch anzusteuern, und die problematische Reihenfolge herauszuschneiden und sogar zu ändern. Der Komplex Cas9, der das CRISPR umfaßt Enzym Cas9 „, das zerspaltet“ und eine RNS dieses führt das Enzym zu seinem DNS-Ziel „führen“, ist zu diesem Prozess Schlüssel.

„Wir sind gekommen, den Komplex Cas9 als der entscheidende Lenkflugkörper anzusehen, den wir verwenden können, um genaue Sites im Genom anzuvisieren,“ sagten mit-älteren Autor Feng Zhang, ein Kernbauteil des Breiten Instituts, des Forschers am McGovern-Institut für Gehirn-Forschung und des Assistenzprofessors an MIT. „Diese Studie liefert ein Diagramm der gesamten Anlage - sie zeigt die Rakete (das Protein Cas9), die Programmieranweisungen (die Anleitung RNS) dass sie zum rechten Einbauort schicken Sie, und das Ziel DNS. Sie deckt auch das Geheimnis von auf, wie diese Stücke zusammen arbeiten, um die ganze Anlage arbeiten zu lassen.“

Um diese Anlage zu dekonstruieren, näherte sich Zhang dem mit-älteren Osamu des Papiers Nureki Autor an der Universität von Tokyo. Zusammen bauten sie ein Team zusammen, um die schwierige Zelle auszuarbeiten.

„Cas9-based Genom, das Technologien bearbeitet, sind revolutionär in einer großen Auswahl von Biowissenschaften und aktivieren viele neuen experimentellen Techniken, also wurden meine Kollegen und Ich erregt, um mit Fengs Labor auf dieser wichtigen Forschung zu arbeiten,“ sagte ersten Autor Hiroshi Nishimasu, ein Assistenzprofessor von Biophysik und von Biochemie, die in Nurekis Labor an der Universität von Tokyo arbeitet.

Die zwei Teams arbeiteten nah, um die strukturellen Details des komplexen Cas9 aufzudecken und ihre funktionale Bedeutung zu prüfen. Ihre Bemühungen deckten eine Arbeitsteilung innerhalb des Komplexes Cas9 auf. Die Forscher bestimmten, dass das Protein Cas9 aus zwei Lappen besteht: ein Lappen wird mit.einbezogen in die Anerkennung der RNS- und DNS-Elemente, während der andere Lappen für die Spaltung des Ziels DNS verantwortlich ist und verursacht, was bekannt, während ein „dieser Bruch des doppelten Stranges“ das gerichtete Gen deaktiviert. Das Team fand auch, dass Tastenzellen auf Cas9 an die Anleitung RNS anschließen und Cas9 sich um die RNS und das Ziel DNS organisieren lassen, während es sich vorbereitet, die Stränge zu schneiden.

Das Kennzeichnen der Hauptmerkmale des Komplexes Cas9 sollte Forscher aktivieren, das Genom-bearbeitende Hilfsmittel zu verbessern, um Klage zu verbessern ihr Bedarf.

„Bis jetzt, ist es sehr schwierig gewesen, Cas9 rational auszuführen. Nun da wir diese strukturellen Informationen haben, können wir einen prinzipientreuen Anflug zur Technik des Proteins nehmen, um es effektiver zu machen,“ sagte Zhang, der auch ein Mitbegründer von Editas-Medizin, eine Firma ist, die letztes Jahr gegründet wurde, um Cas9 und anderes Genom zu entwickeln, die Technologien in eine neue Klasse menschliche Therapeutik bearbeiten.

Aktuell wird Cas9 in den Experimenten verwendet, um Gene in den Säugetier- Zellen - manchmal an den mehrfachen Sites über dem Genom zum Schweigen zu bringen - und große Bibliotheken von RNS-Reihenfolgen sind hergestellt worden, um Cas9 zu den Genen von Zinsen zu führen. Jedoch kann die Anlage spezifische Baumuster von Sites nur anvisieren. Einige Studien haben auch, dass die RNS Cas9 „Ausziel führen könnte,“ unerwartete Probleme innerhalb der zellulären Maschinerie möglicherweise verursachen gezeigt.

Die Forscher planen, diese neue, ausführliche Abbildung des Komplexes Cas9 zu verwenden, um diese Interessen anzusprechen.

„Das Verständnis dieser Zelle hilft möglicherweise uns, um die Strombegrenzungen des Komplexes Cas9 auszuführen,“ sagte Studie Autor F. Ann Ran, ein Student im Aufbaustudium in Zhangs Labor. „In der Zukunft, könnte es uns erlauben, Versionen dieser bearbeitenden Hilfsmittel zu konstruieren, die zu unserem Forschungsbedarf spezifischer sind. Wir sind möglicherweise sogar, das Baumuster von Nukleinsäurereihenfolgen zu ändern, die Cas9 anvisieren kann.“

Solche technischen Fortschritte sind erforderlich, wenn die CRISPR-CAS-Anlage, in ein therapeutisches Hilfsmittel für die Behandlung der Erbkrankheit zu entwickeln ist.

Quelle: Breites Institut von MIT und von Harvard

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