2017. szeptember 22. péntek
Móric, Ottó
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Programozható DNS-hasítás RNS-ek segítségével: új módszer a molekuláris biológusok eszköztárában - 2012-07-19 08:13:31 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Programozható DNS-hasítás RNS-ek segítségével: új módszer a molekuláris biológusok eszköztárában

A Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban (Lawrence Berkeley National Laboratory) egy nemzetközi kutatócsoport a genomok szerkesztésének új és potenciálisan nagyon hatékony módjával kecsegtető felfedezést tettek. Az élőlények genomjának módosítása rendkívül sok hasznot hajthat: a genetikailag módosított élelmiszerek, a bioüzemanyag-termelés és a gyógyászatban használt szerves vegyületek előállítása terén. Az utóbbi két terület összefoglaló neve a zöld kémia (green chemistry), ezekben az ipari folyamatokban elsősorban genetikailag módosított baktériumok és élesztők ill. fonalas gombák jutnak szerephez.

Jennifer Doudna, a Berkeley Labor Biológiai Tudományok Részlegén dolgozó biokémikus, a Kalifornai Egyetem tanára vezette a kutatást, melynek során azonosítottak egy duplaszálú RNS-struktúrát, melynek az a feladata, hogy a baktériumok bizonyos enzimeit irányítsa, hogy azok az idegen DNS-molekulákat specifikus helyeken elvágják. Azt is kiderítették, hogy az enzimeket mesterségesen újra lehet programozni RNS-molekulák segítségével, így bármilyen DNS-szekvenciát könnyen meg lehet vágni.

A kutatók a hasonló feladatokat évtizedek óta az ún. II-es típusú restrikciós enzimekre bízzák, melyek önmagukban – RNS-ek segítsége nélkül – képesek specifikusan hasítani bármilyen DNS-t. Minden restrikciós enzim egy adott szekvenciát hasít csak, és nem létezik belőlük túl sok féle, így a használhatóságuk behatárolt. Emellett sok közülük elég rövid szekvenciákat ismer fel: az ilyenekből pedig túl sok van egy-egy genomban, emiatt ezek az enzimek túl sok és túl kis fragmentre vágják a nagyobb DNS-molekulákat. A restrikciós enzimeket a genetikailag módosított organizmusok előállításától a génklónozáson és génterápián át a klinikai baktériumminták identifikálásáig rengeteg területen használják, emiatt gazdasági szerepük is óriási. A természetben ezek az enzimek a baktériumokat védik a bakteriofág vírusokkal szemben.

„A duplaszálú DNS-hasításának RNS-vezérelte mechanizmusát fedeztük fel, mely részét képezi a baktériumok szerzett immunitásának” – magyarázta a felfedezést Doudna. „Az eredményeink új, ígéretes alternatívát jelenthetnek a génmérnökségben dolgozó szakembereknek a mesterséges enzimekkel szemben a „géntargeting” és a genomok szerkesztése terén, mind baktériumokban, mind más sejttípusokban.

Az eredményeket a kutatók a Science folyóiratban tették közzé. Már korábban is ismert volt, hogy a baktériumok és az archaeák rendelkeznek egy adaptív, nukleinsavakon alapuló immunválasszal, melyet az őket fertőző vírusok, esetleg a rövid, cirkuláris DNS-molekulák, a plazmidok ellen vetnek be. Ez a rendszer az ún. CRISPR-elemek köré épül, melyeknek neve ’csoportos, szabályosan megszakított rövid palindróm ismétléseket’ (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) jelent. A CRISPR-elemek és a velük kapcsolatban álló ún. Cas-fehérjék által, melyek endonukleázként működnek, a baktériumok és az archaeák képesek rövid specifikus crRNS-molekulákat létrehozni (a crRNS jelentése CRISPR-ből származó RNS). Ezek megtalálják és elpusztítják a baktériumokra veszélyes vírus- illetve plazmid-DNS-t.

A CRISPR/Cas immunrendszernek 3 különböző fajtája van. Duodna és kollégái a II-es típusút vizsgálták. Ez a rendszer kizárólag a Cas9 családba tartozó DNS-hasító proteinekre épül. Erről a rendszerről derítették ki, hogy a crRNS egy transz-aktiváló RNS-sel kapcsolódik bázispárosodással (ennek neve tracrRNS), így egy duplaszálú struktúra alakul ki. Ezek a struktúrák pedig vezérlik a Cas9 enzimeket, hogy azok duplaszálú töréseket hozzanak létre az idegen DNS-ben. A crRNS szolgál vezetőként, ez határozza meg – nagyon specifikusan –, hogy hol történjen a hasítás.
A kutatók bebizonyították, hogy ezeket az RNS-párosokat le lehet cserélni mesterségesen tervezett, egy darabban szintetizált kiméra-RNS-ekkel, hogy helyspecifikus DNS-hasítást érhessenek el. Ez megnyitja az utat az eddig nem létező mesterséges RNS-vezérelte DNS-hasításhoz.

„A Cas9 enzimek hozzákötődnek a tracrRNS:crRNS komplexhez, ami egy specifikus helyre vezeti az enzimet az idegen DNS-en, úgy, hogy a crRNS bázispárosodással kapcsolódik az elpusztítandó szekvenciához. A mikrobák ezt az elegáns mechanizmust használják arra, hogy idegen plazmidokat és vírusokat pusztítsanak el, de a genom-szerkesztés során mi is hasznukat vehetjük, hogy célzott módosításokat hajtsunk végre egy adott genomon” – fejtette ki a kutatás gyakorlati jelentőségét a projekt vezetője.




A programozható DNS-vágó rendszer: a duplaszálú RNS a baktériumok Cas9 enzimjeit irányítja, hogy azok a káros idegen DNS-molekulákat specifikus szekvenciáknál elvágják. Ez a kétszálú RNS a kulcsa az in vitro is kivitelezhető, programozható DNS-hasításnak. (Kép: H. Adam Steinberg, artofscience.com)


A módszer igazi szépsége, hogy a CRISPR-rendszerekhez szükséges valamennyi gént könnyen át lehet vinni egyik bakteriális rendszerből a másikba, plazmidok segítségével. Úgy tűnik, ez a természetben is meg szokott történni. A legtöbb laborban, ahol a baktériumokat eszközként használják kísérleti rendszerekben, az E. coli nevű mikroorganizmus felhasználása terjedt el. Emiatt fontos, hogy a CRISPR-rendszerek bevihetőek bármilyen laborbaktériumba. Ez segíti majd az új módszer rutintechnikává válását, mivel az E. coli-val nagyon könnyű és biztonságos dolgozni (jelenleg is, a különböző – akár veszélyes – baktériumokban felfedezett restrikciós enzimeket egyszerűen E. coli-ban termeltetik meg, így elkerülve a más fajokkal való munka vesződségeit).

A kutatókra most további feladatok várnak: a kutatás és az ipar számára is fontos kérdés, hogy az újonnan kidolgozott rendszer felhasználható-e fonalas gombák, élesztők, növények ill. állati sejtek DNS-ének effektív és specifikus hasítására. Évtizedek óta rutinszerűen dolgoznak a kutatók ilyen sejtekkel is, mind az alapkutatások, mind a gyógyászat, az élelmiszeripar és a bioüzemanyag-gyártás terén. Az új technika elterjedése tehát sok iparágban könnyítheti meg a génmérnökök dolgát.

Forrás: Lawrence Berkeley National Laboratory, Cikk, Kép

2012. július 19.

Walter P. Pfliegler

Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 14, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés