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La nueva herramienta del DNA-corte podía avance el gen que corregía para los tratamientos nuevos

El gen que corrige para el revelado de nuevos tratamientos, y para estudiar enfermedad así como la función normal en seres humanos y otros organismos, puede avance más rápidamente con una nueva herramienta para cortar pedazos más grandes de DNA del genoma de una célula, según un nuevo estudio de los científicos de Uc San Francisco.

La publicación del estudio de UCSF el 19 de octubre de 2020 en los métodos de la naturaleza del gorrón viene menos de dos semanas después de que seleccionaron a dos investigadores que primero utilizaron las tijeras genéticas conocidas como CRISPR-Cas9 recibir el Premio Nobel De este año en química.

Ahora empleado sin embargo como herramienta de la investigación en laboratorios en todo el mundo, CRISPR se desarrolló hace eones en bacterias como los medios de luchar a sus nemeses antiguos, ordenador principal entero de los virus conocidos como bacteriófagos.

Cuando las bacterias encuentran un fago, incorporan una broca de la DNA viral en su propia DNA, y entonces sirve como patrón hacer el ARN que ata a la DNA viral correspondiente en el fago sí mismo. Las enzimas de CRISPR después apuntan, incapacitan y matan al fago.

¿En el suyo el último trabajo que exploraba esta carrera de armamentos antigua y extraña, investigador principal José Bondy-Denomy, doctorado, profesor adjunto en el departamento de UCSF de la microbiología e inmunología, ensambló a los científicos Bálint Csörg? , Doctorado, y Lina León para desarrollar y para probar una nueva herramienta de CRISPR.

El conjunto ya renombrado CRISPR-Cas9 es como un escoplo molecular que se pueda utilizar recorte a rápidamente y exacto una pizca de DNA en un sitio apuntado.

Otros métodos se pueden entonces utilizar para insertar la nueva DNA. Pero el nuevo sistema CRISPR-Cas3 adaptado por los científicos de UCSF emplea un diverso sistema inmune bacteriano. La enzima dominante en este sistema, Cas3, actos más bién un martillo cincelador de madera molecular para quitar alargamientos mucho más largos de la DNA rápidamente y exacto.

Cas3 es como Cas9 con un motor -- después de encontrar su objetivo específico de la DNA, se ejecuta en la DNA y la mastica hacia arriba como un Pac-Hombre.”

José Bondy-Denomy, doctorado, investigador principal y profesor adjunto, departamento de la microbiología e inmunología, Universidad de California - San Francisco

Esta nueva capacidad para suprimir o para reemplazar alargamientos largos de la DNA permitirá a investigadores fijar más eficientemente la importancia de las regiones genomic que contienen series de la DNA de la función indeterminada, según Bondy-Denomy, una consideración importante en seres humanos de comprensión y los patógeno que los plagan.

“Previamente, había no fácil y manera segura de suprimir regiones muy grandes de DNA en las bacterias para la investigación o los propósitos terapéuticos,” él dijo. ¿“Ahora, en vez de hacer 100 diversas pequeñas supresiones de la DNA nos podemos apenas hacer una supresión y pedir, “qué cambió? “”

Porque las bacterias y otros tipos de células son de uso general producir la pequeña molécula o los productos farmacéuticos a base de proteínas, CRISPR-Cas3 habilitará a científicos de la industria de la biotecnología a quita más fácilmente la DNA potencialmente patógena o inútil de estas células, según Bondy-Denomy.

Las “franjas grandes de la DNA bacteriana son mal entendidas, con las funciones desconocidas que no son en algunos casos necesarias para la supervivencia,” Bondy-Denomy dijeron. “Además, la DNA bacteriana contiene los alargamientos grandes de la DNA importados de otras fuentes, que pueden causar enfermedad en el ordenador principal humano de la bacteria, o desvía metabolismo bacteriano.”

CRISPR-Cas3 también debe también permitir que los genes enteros sean insertados en el genoma en industrial, agrícola o aún en los usos humanos de la terapia génica, Bondy-Denomy dijo.

Los investigadores de UCSF seleccionaron y modificaron el sistema CRISPR-Cas3 usado por la Pseudomonas aeruginosa de la bacteria, y demostrado en esta especie y en tres otras, incluyendo las bacterias que causan enfermedad en seres humanos e instalaciones, que su versión más compacta funciona bien para quitar seleccionó la DNA en las cuatro especies.

Otros sistemas CRISPR-Cas3 se han hecho para trabajar en ser humano y otras células mamíferas, y ése también debe ser realizable para el sistema modificado del aeruginosa del P., Bondy-Denomy dijo.

Bondy-Denomy estudia un alcance de bacterias, del bacteriófago, y de los sistemas de CRISPR para aprender más sobre cómo trabajan y para encontrar las herramientas moleculares útiles.

“CRISPR-Cas3 es con mucho el sistema más común de CRISPR de la naturaleza,” él dijo. “Cerca de 10 veces tantas especies bacterianas utilizan un sistema Cas3 como uso un sistema Cas9. Puede ser que Cas3 sea un mejor sistema inmune bacteriano porque destroza la DNA bacteriófaga.”

A diferencia de Cas9, cuando Cas3 ata a su objetivo exacto de la DNA comienza a masticar hacia arriba un cabo de la DNA doble-trenzada en ambas direcciones, saliendo de un único cabo expuesto.

Las supresiones obtenidas en los experimentos de UCSF colocaron de tamaño, en muchos casos abarcamiento tanto como 100 genes bacterianos. El mecanismo CRISPR-Cas3 debe también permitir un repuesto más fácil de la DNA suprimida con una nueva serie de la DNA, los investigadores encontrados.

Para la supresión de la DNA y corregir en el laboratorio, sistemas del programa CRISPR de los científicos para apuntar la DNA específica en el genoma de un organismo del interés usando cualquier serie de la guía que elijan.

En el nuevo estudio CRISPR-Cas3, manipulando las series de la DNA ofrecidas a las bacterias para reparar las supresiones, los investigadores podían fijar exacto los límites de estas reparaciones grandes de la DNA, algo que no podían lograr con CRISPR-Cas9.

Bondy-Denomy descubrió previamente las estrategias antis-CRISPR que el fago se desarrolló para defenderse contra bacterias, y éstos pudieron probar útil para parar el gen que corregía las reacciones impulsadas por las enzimas del Cas usadas como terapéutica humana antes de que se presenten los efectos secundarios, o al usar el fago para quitar las bacterias indeseadas que han poblado la tripa, él dijo.

Aparte de Escherichia Coli y un par de otras especies, se sabe relativamente poco sobre los 1.000 o las especies tan bacterianas que residen normalmente allí.

los “microbios del No-modelo se han dejado en gran parte detrás en el mundo de la genética, y hay una necesidad enorme de nuevas herramientas de estudiarlas,” él dijo.

Source:
Journal reference:

Csörgő, B., et al. (2020) A compact Cascade-Cas3 system for targeted genome engineering. Nature Methods. doi.org/10.1038/s41592-020-00980-w.