CRISPR-Cas9 gibi bir genetik düzenleme sistemi ilk olarak mantarları, bitkileri ve hayvanları içeren bir grup organizma olan ökaryotlarda keşfedildi. Hayvan hücrelerinde CRISPR benzeri proteinlerin varlığını gözlemlemek çok ilginç. Fanzor adlı protein tabanlı bir sistem, DNA uzantılarını kesin olarak hedeflemek ve düzenlemek için manipüle edilebilir ve bu, insan genomunu düzenlemek için bir araç olarak kullanılma olasılığını açabilir.
MIT’deki McGovern Beyin Bilimi Enstitüsü’nden Profesör Feng Zhang ve MIT ve Harvard’daki Broad Enstitüsü’nden Profesör Feng Zhang liderliğindeki bir araştırma ekibi, Fanzor proteinlerinin DNA gibi nükleik asitleri parçalayabilen enzimler olan nükleazlar gibi davranabileceğinden şüphelenmeye başladı. – önceki bir çalışmada. Cas9 gibi proteinlerin kökenini incelediler. CRISPR-Cas9 sisteminin enzimatik kısmıdır. CRISPR dizileri (Kümelenmiş Düzenli Aralıklı Kısa Palindromik Tekrarların kısaltması) DNA’nın belirli bölgelerini yönlendirir ve Cas9 kesimi yapar. CRISPR-Cas sistemleri ve bunların tıp ve biyoteknolojideki uygulamaları hakkında çok şey duyuyoruz, ancak bunların virüslere karşı bağışıklıkta önemli bir rol oynadıkları bakterilerden kaynaklandığını bilmiyor olabilirsiniz. Cas9 ve diğer ilgili proteinleri inceleyen Zhang’ın ekibi, OMEGA proteinleri olarak adlandırdıkları bir protein sınıfı olan atalarını keşfettiler. Bunlardan biri olan TnpB, ökaryotik bir protein olan fanzor ile çarpıcı bir benzerlik taşıyordu.
“TnpB ve Fanzor arasındaki muhafazakarlığa dayanarak, Fanzor’un büyük olasılıkla aynı zamanda bir RNA hedefli OMEGA nükleaz olduğuna inanmak için iyi nedenlerimiz vardı. Zhang, IscB [başka bir OMEGA proteini] ve TnpB üzerindeki OMEGA çalışmasını tamamladıktan sonra Fanzor’u incelemeye odaklandık,” dedi. Bu son çalışmada ekip, fanzorları mantarlardan, alglerden, amiplerden ve kuzey Quahog istiridyesinden izole etti. Ortak yazar Makoto Saito’nun rehberliğinde, proteinlerin işlevi karakterize edildi ve beklendiği gibi DNA-kesen enzimler olduğu gösterildi. Tıpkı Cas9’un CRISPR fragmanları tarafından kontrol edilmesi gibi, Fanzor’lar da ωRNA’lar olarak adlandırılan RNA bölgeleri tarafından kontrol edilir. Peyu ortak yazar
Fanzor’un CRISPR-Cas sistemlerinden farkı nedir?
“Fanzor sistemleri, CRISPR proteinlerinden daha kompakttır ve bu nedenle hücrelere ve dokulara iletilmesi daha kolaydır. Fanzor enzimleri aynı zamanda ökaryotik genomda yer değiştirebilir elementlerde kodlanır,” dedi Zhang. “Uyarlanabilir bağışıklık sistemleri olan CRISPR sistemlerinin aksine, Fanzor’un işlevi hala belirsiz.” Fanzor’dan bir diğer önemli fark, “tali hasar” olmamasıdır. Bazı CRISPR sistemleri ve TnpB-OMEGA proteini, enzim yalnızca DNA’nın istenen kısmını parçalamakla kalmayıp aynı zamanda molekülün komşu bölgelerine de zarar verdiğinde, hedef dışı etkiler riski altındadır. Bu, ekibin kapsamlı bir şekilde çalıştığı Fanzor mantar proteini için geçerli görünmüyor. Ek olarak, ekip, aktivitede 10 kat artış elde etmek için proteini manipüle edebildi, ancak Fanzor başlangıçta CRISPR-Cas sistemlerinden daha az verimli görünüyordu. Bilim adamlarının CRISPR-Cas’ın potansiyelini fark etmeye başlaması uzun yıllar ve büyük miktarda araştırma gerektirdi. Bu yeni çalışma heyecan verici bir gelişme olsa da, sonuçlarını tam olarak anlamak için henüz çok erken. Zhang, verdiği demeçte, “Geliştirmenin nasıl ilerlediğini görmekten heyecan duyuyoruz ve Fanzor’u insan genomunu düzenlemek için değerli yeni bir teknolojiye dönüştürmek için çalışmaya devam ediyoruz.” “Hayvan hücrelerinde CRISPR benzeri proteinlerin varlığını gözlemlemek de çok ilginç. Gelecekte, Fanzor proteinlerinin biyolojisini incelemeye devam edeceğiz ve onları moleküler teknolojiler olarak kullanmak üzere yaratmanın yollarını arayacağız. Cas9 altın standardının verimliliğine ulaşabilmesi için enzimi henüz rafine etmedik. Fanzor’un küçük boyutunun sunduğu potansiyelin ötesinde, bu çalışma, doğada gen düzenleme vaadini taşıyan muhtemelen daha fazla RNA güdümlü sistem olduğunu gerçekten vurguluyor,” diye ekledi Zhang. “Bu, biyoçeşitliliği incelemenin öneminin bir başka örneği. Muhtemelen keşfedilmeyi ve kullanılmayı bekleyen çok daha ilginç ve potansiyel olarak faydalı sistemler var.”
Bu yazı Nature adresinden derlenmiştir.