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Los investigadores capturan de alta resolución, imágenes 3D de enzimas gen-que corrigen

Por primera vez, los científicos han capturado imágenes de alta resolución, tridimensionales de una enzima en curso de exacto cortar cabos de la DNA.

Las imágenes--capturado usando una técnica llamó microscopia electrónica criogénica, o el cryo-EM--revele la nueva información sobre cómo una herramienta gen-que corregía llamó los trabajos CRISPR-Cas9, que pueden ayudar a investigadores a desarrollar versiones de ella que opere más eficientemente y alterar exacto genes apuntados.

Las conclusión--publicado hoy en biología estructural y molecular de la naturaleza--mantenga la promesa para el tratamiento y la prevención futuros de un alcance de las enfermedades humanas causadas por mutaciones de la DNA, del cáncer a la fibrosis quística y a la enfermedad de Huntington.

“Es emocionante poder ver en tal de alto nivel del detalle cómo Cas9 trabaja real para cortar y para corregir cabos de la DNA,” dijo al investigador Sriram Subramaniam de UBC, que llevó los estudios cryo-EM. “Estas imágenes proveen de nosotros la información inestimable para perfeccionar la eficiencia del proceso gen-que corrige de modo que poder esperanzadamente corregir enfermedad-causar mutaciones de la DNA más rápidamente y exacto en el futuro.”

CRISPR-Cas9 es una herramienta gen-que corrige en la cual la enzima Cas9 actúa como un par de tijeras moleculares, capaz de cabos del corte de la DNA. Una vez que la enzima hace cortes en la DNA en los sitios específicos, las inserciones y corrigen se pueden hacer, por lo tanto cambiando la serie de la DNA.

Para entender mejor la secuencia de evento implicada en el proceso, Subramaniam y los colegas utilizaron la tecnología cryo-EM a la imagen la enzima Cas9 en el trabajo. Las imágenes ofrecen ojeadas sin precedentes de los movimientos moleculares de manera gradual que ocurren en el curso del corte de la DNA por Cas9, incluyendo una foto de la DNA del corte todavía sujetada a la enzima inmediatamente antes de la baja.

Uno de los obstáculos principales que previenen el revelado de herramientas mejor gen-que corrigen usando Cas9 es que no teníamos ninguna imágenes de él que cortaba real la DNA. Pero ahora tenemos un retrato mucho más sin obstrucción, e incluso vemos cómo los dominios mayores de la enzima se mueven durante la reacción y esto puede ser un objetivo importante para la modificación.”

Miljan Simonovic, Universidad de Illinois, el autor co-mayor del estudio

El laboratorio de Subramaniam era el primer para lograr la proyección de imagen atómica de la resolución de proteínas y de moléculas de la droga del proteína-salto usando el cryo-EM. En los años últimos, han promovido el uso del cryo-EM de visualizar una variedad de proteínas incluyendo las enzimas, los receptores del cerebro y los complejos metabólicos de la DNA-proteína.

El estudio fue soportado por los fondos del Instituto Nacional del Cáncer de los E.E.U.U., institutos nacionales de las concesiones de la salud, el centro de UIC para las ciencias clínicas y de translación, y por una posición de la silla de la investigación de la excelencia de Canadá concedida a Subramaniam.

Como la silla de la investigación de la excelencia de Canadá en diseño del medicamento para el cáncer de la precisión, Subramaniam dirige causar dirigido laboratorio descubrimientos transformativos en cáncer, neurología y enfermedad infecciosa. Xing Zhu, autor del estudio el primer, así como co-autor Sagar Chittori es piezas del laboratorio de Subramaniam en 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.