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Les chercheurs captent la haute définition, les images 3D des enzymes de gène-retouche

Pour la première fois, les scientifiques ont capté la haute définition, images en trois dimensions d'une enzyme en cours de couper avec précision des brins d'ADN.

Les images--capté utilisant une microscopie électronique cryogénique appelée de technique, ou cryo-FIN DE SUPPORT--indiquez les informations neuves sur la façon dont un outil CRISPR-Cas9 appelé de gène-retouche fonctionne, qui peut aider des chercheurs à développer des versions de elles que fonctionnez plus efficacement et modifier avec précision les gènes visés.

Les découvertes--aujourd'hui publié en nature structurelle et biologie moléculaire--retenez la promesse pour la futures demande de règlement et prévention d'une gamme des maladies humaines provoquées par des mutations d'ADN, de cancer à la mucoviscidose et à la maladie de Huntington.

« Il est passionnant pour pouvoir voir à un tel haut niveau de petit groupe comment Cas9 fonctionne réellement pour couper et éditer des brins d'ADN, » a dit le chercheur Sriram Subramaniam d'UBC, qui a abouti les études cryo-FIN DE SUPPORT. « Ces images nous fournissent l'information inestimable pour améliorer le rendement du procédé de gène-retouche de sorte que nous puissions si tout va bien rectifier des mutations du pathogène ADN plus rapidement et avec précision à l'avenir. »

CRISPR-Cas9 est un outil de gène-retouche en lequel l'enzyme Cas9 agit comme une paire de ciseaux moléculaires, capable des brins d'ADN de coupe. Une fois que l'enzyme effectue des coupures dans l'ADN aux sites spécifiques, les mises en place et édite peuvent être effectuées, pour cette raison changeant la séquence d'ADN.

Pour comprendre mieux la séquence d'opérations impliquées dans le procédé, Subramaniam et collègues ont employé la technologie cryo-FIN DE SUPPORT à l'image l'enzyme Cas9 au travail. Les images fournissent des aperçus sans précédent des mouvements moléculaires par étapes qui se produisent au cours de la coupe d'ADN par Cas9, y compris un instantané de la coupure ADN toujours fixé à l'enzyme juste avant le desserrage.

Une des barrières principales évitant le développement de meilleurs outils de gène-retouche utilisant Cas9 est que nous n'avons eu aucune image de lui coupant réellement l'ADN. Mais maintenant nous avons une illustration beaucoup plus claire, et nous voyons même comment les domaines principaux de l'enzyme déménagent pendant la réaction et ceci peut être un objectif important pour la modification. »

Miljan Simonovic, Université de l'Illinois, auteur du Co-sénior de l'étude

Le laboratoire de Subramaniam était le premier pour réaliser la représentation atomique de définition des protéines et des molécules liées aux protéines de médicament utilisant cryo-FIN DE SUPPORT. Pendant les dernières années, elles ont frayé un chemin l'utilisation de cryo-FIN DE SUPPORT de concevoir un grand choix de protéines comprenant les enzymes, les récepteurs de cerveau et les composés métaboliques d'ADN-protéine.

L'étude a été supportée par les fonds de l'Institut national du cancer des USA, les instituts nationaux des concessions de santé, le centre d'UIC pour les sciences cliniques et de translation, et par une position de présidence de recherches d'excellence du Canada attribuée à Subramaniam.

Comme présidence de recherches d'excellence du Canada dans le modèle de médicament contre le cancer de précision, Subramaniam dirige provoquer visé par laboratoire des découvertes transformatives dans le cancer, la neurologie et la maladie infectieuse. Xing Zhu, auteur de l'étude le premier, ainsi que co-auteur Sagar Chittori sont des membres du laboratoire de Subramaniam à UBC.

Source:
Journal reference:

Zhu, X. et al. (2019) Cryo-EM structures reveal coordinated domain motions that govern DNA cleavage by Cas9. Nature Structural and Molecular Biology. doi.org/10.1038/s41594-019-0258-2.