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Os pesquisadores capturam a alta resolução, imagens 3D de enzimas deedição

Pela primeira vez, os cientistas capturaram imagens de alta resolução, tridimensionais de uma enzima em processo precisamente de cortar costas do ADN.

As imagens--capturado usando uma técnica chamou a microscopia de elétron criogênica, ou o cryo-EM--revele a informação nova sobre como uma ferramenta deedição chamou os trabalhos CRISPR-Cas9, que podem ajudar pesquisadores a desenvolver versões dela que opere mais eficientemente e para alterar precisamente genes visados.

Os resultados--publicado hoje na biologia estrutural e molecular da natureza--mantenha a promessa para o tratamento e a prevenção futuros de uma escala das doenças humanas causadas por mutações do ADN, do cancro à fibrose cística e à doença de Huntington.

“É emocionante poder ver em tal nível elevado de detalhe como Cas9 trabalha realmente para cortar e editar costas do ADN,” disse o pesquisador Sriram Subramaniam de UBC, que conduziu os estudos cryo-EM. “Estas imagens fornecem-nos a informação inestimável para melhorar a eficiência do processo deedição de modo que nós possamos esperançosamente corrigir a doença-causa de mutações do ADN mais rapidamente e precisamente no futuro.”

CRISPR-Cas9 é uma ferramenta deedição em que a enzima Cas9 actua como um par de tesouras moleculars, capaz de costas da estaca do ADN. Uma vez que a enzima faz cortes no ADN em locais específicos, as inserções e editam podem ser feitas, conseqüentemente mudando a seqüência do ADN.

Para compreender melhor a seqüência de eventos envolvidos no processo, Subramaniam e os colegas usaram a tecnologia cryo-EM à imagem a enzima Cas9 no trabalho. As imagens fornecem os relances inauditos dos movimentos moleculars por etapas que ocorrem no curso da estaca do ADN por Cas9, incluindo um instantâneo do ADN do corte ainda anexado à enzima imediatamente antes da liberação.

Um dos obstáculos principais que impedem a revelação das ferramentas melhor deedição que usam Cas9 é que nós não tivemos nenhuma imagens dele que corta realmente o ADN. Mas agora nós temos uma imagem muito mais clara, e nós vemos mesmo como os domínios principais da enzima se movem durante a reacção e este pode ser um alvo importante para a alteração.”

Miljan Simonovic, Universidades de Illinois, o autor co-superior do estudo

O laboratório de Subramaniam era o primeiro para conseguir a imagem lactente atômica da definição das proteínas e das moléculas da droga do proteína-limite usando o cryo-EM. Nos últimos anos, abriram caminho o uso do cryo-EM visualizar uma variedade de proteínas que incluem enzimas, os receptors do cérebro e complexos metabólicos da ADN-proteína.

O estudo foi apoiado pelos fundos do instituto nacional para o cancro dos E.U., institutos nacionais de concessões da saúde, o centro de UIC para ciências clínicas e Translational, e por uma posição da cadeira da pesquisa da excelência de Canadá concedida a Subramaniam.

Como a cadeira da pesquisa da excelência de Canadá no projecto da droga de cancro da precisão, Subramaniam dirige trazer visado laboratório sobre descobertas transformativos no cancro, na neurociência e na doença infecciosa. Xing Zhu, autor do estudo primeiro, assim como co-autor Sagar Chittori é membros do laboratório de Subramaniam em 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.