Новый CRISPR-редактор smACGmax умеет заменять три нуклеотида сразу

Исследователи из Китая представили новый инструмент для редактирования генома – систему smACGmax, которая может одновременно заменять аденин, цитозин и гуанин в выбранном участке ДНК. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Как работает новый редактор

В основе разработки лежит система CRISPR/Cas9, но с модификациями. Ученые использовали белок Cas9n, который не разрезает обе цепи ДНК, а лишь делает надрез на одной цепи. Внутрь этого белка встроили комплекс из ферментов: цитозиновой и адениновой деаминаз (они «портят» соответствующие основания) и ДНК-гликозилазы (удаляет испорченные основания). Для удаления гуанина добавили измененную версию человеческой гликозилазы.

После удаления оснований на одной цепи ДНК образуются пропуски, а вторая цепь надрезана. Из-за этого обычная система репарации (BER) не работает. Вместо нее транслезионные полимеразы клетки вставляют на места удаленных нуклеотидов случайные основания, что приводит к множественным мутациям в целевом участке.

Тестирование на клетках человека

Систему опробовали на культурах клеток человека HEK293T и HeLa. Ученые нацелились на ген HBEGF, который кодирует рецептор, пропускающий в клетку дифтерийный токсин. После редактирования в культуре возникли тысячи случайных вариантов этого рецептора. Когда в среду добавили токсин, выжили только те клетки, чей рецептор случайно стал нечувствительным к токсину.

Авторы отмечают, что пока редактирование гуанина стабильно работает только при наличии рядом определенной последовательности нуклеотидов (мотива NGR), поэтому эффективность замены гуанина ниже, чем у других оснований. Тем не менее, создание smACGmax – важный шаг к направленной эволюции генов, которая позволит в лаборатории имитировать естественный отбор и ускорять создание новых белков и клеток.