Исследователи из Китая и США показали, что мутация фермента Cas9, лежащего в основе системы редактирования CRISPR, может повысить ее точность. Статья об открытии опубликована в журнале PLOS Biology.

Самая популярная на сегодняшний день система редактирования генома CRISPR чаще всего используется в связке с белком Cas9. Это соединение способно вырезать почти любую последовательность ДНК. Его специфичность обусловлена взаимодействием с направляющей РНК, которая позволяет Cas9 связываться с ДНК-мишенью с помощью сопоставления пар оснований. Как только это происходит, фермент активируется и происходит разрезание ДНК.

Система CRISPR обнаружена у множества бактерий. В биологических исследованиях обычно используется система, найденная у золотистого стафилококка. Она имеет ряд преимуществ, связанных с малым размером и гибкостью генной терапии с его помощью.

Ключевым ограничением любой из систем CRISPR, в том числе и из S. aureus, является нецелевое редактирование ДНК. Направляющая РНК может слабо связываться с участком, последовательность которого является близкой к ней, но не идеально подходящей. В зависимости от того, насколько близко совпадение и насколько плотно фермент взаимодействует с комплексом направляющая РНК-ДНК, он может активизироваться и разрезать ДНК неправильно. Это, в свою очередь, может произвести негативные эффекты на системы живого организма.

Чтобы выяснить, можно ли Cas9 из S. aureus модифицировать так, чтобы увеличить ее точность редактирования, ученые создали ряд новых вариаций белка и проверили их эффективность. Исследователи измеряли, насколько новые версии Cas9 способны отличать между собой «верную» и «неверную» последовательности для редактирования, сохраняя при этом высокую активность в целевом участке генома.

В конце концов исследователи нашли один белок — названный SaCas9, — который выделял и отбрасывал одиночные парные несоответствия между направляющей РНК и ДНК независимо от цели. Оказалось, что его точность редактирования в 93 раза больше, чем у исходного фермента.

Ученые показали, что мутация затрагивает область фермента, которая отвечает за образование связей между ферментом и комплексом направляющая РНК-ДНК. Мутация ослабляла эти контакты, таким образом гарантируя, что только самое сильное взаимодействие при идеальном соответствии последовательностей активирует фермент.