Megaphages بندر mini-Cas پروتئین ایده آل برای ژن ویرایش

DNA-برش پروتئین مرکزی به CRISPR-Cas9 و مرتبط با ژن-ابزار ویرایش در اصل آمد از باکتری اما نوظهور انواع Cas پروتئین ظاهرا تکامل یافته ویروس ها که آلوده به باکتری است.

جدید Cas پروتئينهای موجود در بزرگترین و شناخته شده و باکتری آلوده کردن ویروس ها به نام باکتریوفاژها و در حال جمع و جور ترین کار Cas گونه و در عین حال کشف شده — نصف اندازه امروز یابو, Cas9.

کوچکتر و جمع و جور تر Cas پروتئین هستند راحت تر به کشتی به سلول برای انجام ویرایش ژنوم از آنها می توان به تحویل وسایل نقلیه از جمله یکی از محبوب ترین: غیر فعال ویروس به نام ويروس همراه آدنو (aav) ويروس. Hypercompact Cas پروتئین نیز ترک فضای داخل NAL برای محموله های اضافی.

به عنوان یکی از کوچکترین Cas پروتئین شناخته شده است به تازگی کشف CasΦ (Cas-phi) دارای مزایای بیش از زمان ژنوم-ابزار ویرایش زمانی که آنها باید تحویل داده می شود به سلول های دستکاری محصول ژن و یا درمان بیماری های انسان است.

"Adenoviruses کامل Trojan horse برای ارائه ژن ویراستاران: شما به راحتی می توانید برنامه ویروس ها برای رسیدن به تقریبا هر بخشی در بدن گفت:" پاتریک Pausch یک همکار فوق دکترا در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و دانشگاه برکلی نوآورانه موسسه ژنومیک (IGI) مشترک دانشگاه برکلی/UCSF گروه تحقیقاتی اختصاص داده شده به کشف و بررسی رمان ابزار برای ویرایش ژن در کشاورزی و بیماری. "اما شما فقط می توانید بسته واقعا کوچک Cas9 به مانند یک ویروس به ارائه آن است. اگر شما می خواهم که دیگر CRISPR-Cas سیستم که واقعا جمع و جور نسبت به Cas9 است که به شما فضای کافی برای عناصر اضافی: پروتئین های مختلف ذوب شده به Cas پروتئین و DNA و تعمیر قالب ها و یا عوامل دیگر که تنظیم Cas پروتئین و کنترل ژن ویرایش نتیجه."

ظاهرا این "megaphages" استفاده از CasΦ پروتئین — یونانی نامه Φ یا فی استفاده می شود به عنوان مختصر برای باکتریوفاژها — به ترفند باکتری ها به مبارزه با رقیب ویروس ها به جای خود.

"چیزی که در واقع من علاقه مند به مطالعه این پروتئین به طور خاص این است که همه شناخته شده CRISPR-Cas سیستم در اصل کشف شده در باکتری ها و Archaea به دفع ویروس ها, اما این تنها زمانی که در آن یک نوع کاملا جدید از CRISPR-Cas سیستم برای اولین بار یافت و تا کنون تنها در ژنوم ویروسی" گفت: Basem Al-Shayeb دانشجوی دکتری در IGI. "ساخته شده است که ما فکر می کنم در مورد آنچه می تواند متفاوت در مورد این پروتئین و با آمد که بسیاری از خواص جالب است که ما پس از آن یافت می شود در آزمایشگاه است."

از جمله این خواص: CasΦ تکامل یافته به صورت کارآمد ترکیب چندین عمل در یک پروتئین به طوری که آن را می توانید توزیع با نیمی از پروتئین بخش از Cas9. آن را به عنوان انتخابی در هدف قرار دادن مناطق خاصی از DNA به عنوان اصلی Cas9 آنزیم از باکتری و فقط به عنوان کارآمد و آثار آن در باکتری ها و حیوانات و گیاهان و سلول های آن را امیدوار کننده به طور گسترده قابل اجرا ژن ویرایشگر.

"این مطالعه نشان می دهد که این ویروس-کد گذاری CRISPR-Cas پروتئین است که در واقع بسیار خوب در آنچه در آن می کند اما آن است که بسیار کوچکتر در حدود نصف اندازه Cas9" گفت: IGI, مدیر اجرایی, جنیفر Doudna یک دانشگاه برکلی و استاد مولکولی و زیست شناسی سلولی و شیمی و یک Howard Hughes Medical Institute محقق شده است. "آنچه که مهم به دلیل آن ممکن است آن را بسیار آسان تر به تحویل آن به سلول از آنچه که ما در حال پیدا کردن با Cas9. هنگامی که ما فکر می کنم در مورد چگونه CRISPR اعمال خواهد شد در آینده این است که واقعا یکی از مهم ترین تنگناها به این رشته در حال حاضر: تحویل. ما فکر می کنم این بسیار ریز ویروس-کد گذاری CRISPR-Cas سیستم ممکن است یک راه برای شکستن این سد است."

Pausch و Al-Shayeb اول نویسندگان یک مقاله توصیف CasΦ که ظاهر خواهد شد در این هفته در مجله علم است.

Biggiephages خود را انجام Cas پروتئین

این CasΦ پروتئین برای اولین بار کشف شد در سال گذشته توسط Al-Shayeb در آزمایشگاه جیل Banfield یک یک دانشگاه برکلی و استاد زمین و علوم سیاره ای و محیط زیست, علم سیاست و مدیریت. این megaphages حاوی CasΦ شد بخشی از یک گروه به آنها لقب Biggiephage شدند که در انواع محیط های بهاری از استخر و آب اشباع جنگل طبقه به کود گاوی لاگون.

یک megaphage (سمت چپ) و یک عضو از یک باکتری خوار خانواده Biggiephage, تزریق DNA آن — از جمله ژن برای CasΦ (قرمز) — به سلول های باکتریایی به نوبه خود این باکتری ها در برابر فاژ را رقیب (بالا). مایل به قرمز Pac-Man-مانند ارقام CasΦ پروتئین ها و آنزیم ها که قطع کردن DNA ویروسی. ژنوم باکتری نشان داده شده است در بنفش. (UC برکلی تصویر توسط Basem Al-Shayeb و پاتریک Pausch)

"ما با استفاده از metagenomic توالی به کشف باکتری Archaea و ویروس ها در بسیاری از محیط های مختلف و سپس خود را کشف ژن موجودی به درک که چگونه موجودات زنده تابع به طور مستقل و در ترکیب در درون جوامع خود" Banfield گفت. "CRISPR-Cas سیستم در فاژ هستند به خصوص از جنبه های جالب از فعل و انفعال بین ویروس و میزبان خود را."

در حالی که metagenomics اجازه محققان برای منزوی کردن ژن کد نویسی برای CasΦ آن دنباله به آنها گفتم تنها که آن Cas پروتئین در نوع V خانواده هر چند تکاملی از راه دور از دیگر نوع V Cas پروتئین مانند Cas12a, CasX (Cas12e) و Cas14. آنها تا به حال هیچ ایده که آیا آن را کاربردی به عنوان یک سیستم ایمنی در برابر DNA خارجی. مطالعه حاضر نشان داد که شبیه به Cas9, CasΦ اهداف و cleaves خارجی ژنوم در سلول های باکتریایی و همچنین دو رشته DNA در انسان جنینی سلول های کلیه و سلول گياه آرابيدوپسيس تاليانا. آن را نیز می تواند هدف قرار دادن طیف گسترده تری از توالی های DNA می تواند از Cas9.

توانایی CasΦ به قطع دو رشته DNA به همراه بزرگ است. همه دیگر جمع و جور Cas پروتئین ترجیحا برش تک رشته DNA است. بنابراین در حالی که آنها ممکن است مناسب منظمی را به جمع و جور تحویل سیستم مانند NAL آنها بسیار کمتر مفید هنگامی که در حال ویرایش DNA است که در دو رشته داخل سلول.

به عنوان مورد پس از Cas9 را ژن-ویرایش دلاوری بود که برای اولین بار به رسمیت شناخته شده در سال 2012 وجود دارد مقدار زیادی از اتاق را برای بهینه سازی CasΦ برای ژن ویرایش و کشف بهترین قوانین برای طراحی راهنمای رنس به هدف خاص ژن Pausch گفت.

دیگر نویسندگان این مقاله هستند عزرا Bisom-Rapp, Connor Tsuchida بردی قرار شاهی و گاوین Knott از دانشگاه برکلی و ژنگ لی و استیون E. Jacobsen از UCLA. محققان شد, بودجه در بخش, توسط Paul G. Allen مرزهای گروه مؤسسات ملی سلامت جسمی سلول ژنوم ویرایش کنسرسیوم (U01AI142817-02) و بنیاد ملی علوم (DGE 1752814).

اطلاعات مربوط به