Zhang Lab inventó un antiguo sistema de ARN que simplifica la edición de genes

El Instituto McGavarn y el Broad Institute de Investigadores del MIT y Harvard han inventado un sistema dirigido por ARN, conocido como TIGR (ARN de la Guía Interspace Tandem), que proporciona un dispositivo más versátil y compacto para la edición de genes, que también elimina algunas limitaciones de los sistemas de edición Jean basados ​​en CRSPR. Investigadores señalaron, en el informe publicado Ciencia.

El autor senior Feng Zhang, PhD, profesor de PhD y MIT ha realizado un trabajo extenso para desarrollar los sistemas de edición de Jean como «este es un sistema versátil dirigido por ARN con diversas funcionalidades».

La nueva invención llegó a través de una búsqueda integral de diversidad natural con la esperanza de encontrar sistemas antiguos que podrían usarse para expandir el terreno de juego de la edición de genes.

“La naturaleza no es muy increíble. Tiene una enorme cantidad de variedad, y estamos explorando esa diversidad natural para encontrar nuevos procedimientos biológicos y usarlos para diferentes aplicaciones para manipular procesos biológicos.

Los investigadores han encontrado proteínas relacionadas con TIGR (TA) que comparten una unidad única de unión a ARN. Esta unidad se comunica con la guía de ARN, que dirige a un sitio específico del genoma. Algunas personas cortan el ADN en el lugar usando la sección de corte de ADN adyacente a la proteína. El equipo cree que esta modularidad puede intercambiar características en las proteínas TAS que ocurren naturalmente.

Además, a diferencia de CRSPR, existe la necesidad de motivos de ADN menores específicos llamados PAM (motivos adyacentes de Protospacer) para dirigirse al ADN, las proteínas TIGR no tienen este límite. «Esto significa que teóricamente, cualquier sitio de genoma debería ser blanco», dijo el PhD Ryanan Makre, asesor científico del amplio Instituto.

En busca de sistemas biológicos naturales antiguos, el equipo se ubica en proteínas que se comunican con las guías de ARN, la característica principal del sistema CRSPR. El equipo de Jong se ha centrado en los factores de uso de ARN de proteínas como CAS9, que es la más importante de las herramientas de edición de genes. Utilizando métodos computacionales avanzados, el equipo ha identificado más de 20,000 proteínas diferentes relacionadas con TIGR, que a menudo se encuentran en virus que infectan bacterias. Algunas de estas proteínas han demostrado ser capaces de hacer una reducción precisa en el ADN en las células humanas.

En sus experimentos, el equipo mostró que algunas proteínas TIGR podrían reproducirse para dirigir sitios específicos en el ADN de las células humanas. Estas proteínas no son solo una cuarta parte del tamaño de la proteína Cass 9, sino que son modulares. Estas características pueden conducir a una fácil ingeniería y desarrollo de nuevas herramientas de edición de genes y su tamaño es más fácil de administrar a las células que las proteínas CAS9.

Los investigadores señalaron que el sistema TIGR también tiene un procedimiento único de doble guía, que les permite interactuar con ambas hilos de doble hélice de ADN, lo que aumenta la precisión del proceso de edición de genes.

«La capacidad de apuntar a ambos hilos asegura que solo trabajen en un lugar dirigido por su guía de ARN», dijo Gillahem Fowr, PhD, PhD, biólogo computacional y grupo senior del laboratorio Zhang. Este procedimiento de doble guía hace que los sistemas TIGR una herramienta más confiable para las modificaciones genéticas, lo que reduce los efectos fuera del objetivo que obstaculizan la tecnología CRSPR.

Los investigadores ahora se han centrado en comprender el papel natural de los sistemas de TIGR en los virus y cómo estos sistemas pueden adoptarse aún más para la investigación y el uso terapéutico. «Creo que hay muchos más para estudiar cuáles pueden ser algunas de esas relaciones, y esto nos ayudará a comprender mejor cómo se usan estos sistemas en los humanos», dijo Zhang.

Con ese fin, el equipo ha demostrado efectivamente la estructura molecular de una de las proteínas TAS ya reconocidas. Esta información estructural guía los esfuerzos para aumentar la eficiencia de la proteína y acercarla a las aplicaciones del mundo real.