Новый вирусный белок эффективно подавил активность CRISPR

0 477

Структура Cas13a в комплексе с ингибитором (в центре)

Alexander Meeske et al / Science, 2020

Американские ученые выделили вирусный белок, который подавляет активность системы CRISPR-Cas13, работающей с РНК. Кроме того, что белок позволяет бактериофагам преодолевать бактериальную систему иммунитета и размножаться, потенциально он может быть использован для контроля активности CRISPR в клетках человека, предполагают авторы статьи в Science.

Система CRISPR-Cas, которая в последнее время активно применяется для редактирования генома млекопитающих, в природе служит бактериям для защиты от вирусов (бактериофагов). Система представляет собой аналог адаптивного иммунитета, который позволяет запоминать бывшие инфекции и при повторном появлении врага нацеливать нуклеазу Cas против чужеродной ДНК или РНК. Тем не менее, в процессе эволюции у бактериофагов вырабатывается антииммунитет, который позволяет им заражать бактерии, несмотря на CRISPR.

Одну из таких эволюционных уловок описали генетики из Рокфеллеровского университета Нью-Йорка во главе с Люциано Маррафини (Luciano A. Marraffini). Они обнаружили у листериофага ϕLS46 (вируса, который специализируется на бактериях из рода Listeria) небольшой белок, который ингибирует нуклеазу Cas13а в клетках Listeria seeligeri. Подобные ингибиторы из белкового семейства Acr уже были найдены для Cas9, однако ученым впервые удалось выделить такой для Cas13, и раскрыть механизм его действия.

Геном фага представляет собой молекулу ДНК, которая транскрибируется в РНК при попадании в клетку. Защитный белок Cas13 уничтожает фаговые транскрипты и подавляет размножение вируса. Он интересен также способностью распознавать РНК в клетках млекопитающих — так, Cas13а использовали для уничтожения РНК-вирусов в клетках человека, направленного выключения экспрессии генов, а также для детекции молекул in vitro в рамках метода SHERLOCK. Поэтому обнаружение ингибитора нуклеазы может быть интересно не только с точки зрения эволюции, но и для биотехнологии.

Реклама

Исследователи изолировали фаги из коллекции штаммов листерии и в следующем эксперименте выделили тех, которые способны заражать Listeria seeligeri. Затем геном найденного фага ϕLS46 отсеквенировали и обнаружили там гены, похожие на Acr из других CRISPR-систем. Таких генов оказалось четыре, и чтобы определить, какой из них подавляет антифаговый иммунитет, все четыре гена по отдельности экспрессировали в клетках листерии. Найденный таким образом белок назвали AcrVIA1, что указывает на способность ингибировать CRISPR-систему типа VIA, к которой принадлежит нуклеаза Cas13a.

Самая известная CRISPR-нуклеаза Cas9 распознает и разрезает молекулы ДНК, благодаря наличию короткой РНК-затравки (в клетках человека ее роль играет молекула направляющей, или гидовой РНК). Нуклеаза Cas13а расщепляет молекулы РНК по похожему механизму действия. Исследование активности и структуры ингибитора в комплексе с мишенью показало, что он подавляет РНКазную активность Cas13a за счет прочного связывания с тем местом, где нуклеаза взаимодействует с затравкой.

Кроме того, новый ингибитор оказался очень сильным. Ранее описанные Acr-белки были способны блокировать нуклеазную активность только в большом количестве, то есть для подавления бактериального иммунитета требовалась множественная инфекция. Однако, ингибирование AcrVIA1 оказалось достаточно эффективным, чтобы каждая фаговая частица могла заразить бактериальную клетку и размножиться. Авторы работы надеются, что это свойство пригодится и для контроля активности Cas13a в эукариотах.

Об нескольких способах использования Cas13a мы уже упомянули, а здесь можно прочитать про способ редактирования РНК с ее участием. 

Дарья Спасская

https://nplus1.ru/news/2020/05...

Пётр Толстой: нам плевать на Макрона. Убьём…

Французы в шоке, таким жёстким журналисты его ещё не видели. Впрочем, им не привыкать, в том числе и к реакции своих зрителей. Из раза в раз приглашать в эфир ведущего канала BFMTV и бр...

Почему Собчак пропала с радаров
  • pretty
  • Вчера 08:29
  • В топе

КВАДРАТУРА   КРУГАЛистаю ленту новостей и думаю: «Чего-то не хватает, что-то в стране изменилось. А что?». И вдруг понял: нет Собчак. Пропала. Еще буквально пару месяцев назад ее фамилия обя...

Шчо вы к нам прысталы?!

- Какие мы вам братьтя, хто вам это сказал?! Мы сами по себе! А вы лизеты й лизэтэ. Вы понимаете, шо мы не хотымо з вамы жыты?! Мы хотим отдильно, без вас, сами по себе!- Понимаем. И по...