祖先CRISPR-Cas系统的重构

一个n国际研究小组,参与UPF值,首次重建祖先追溯到26亿年前著名的CRISPR-Cas系统,随着时间的推移和研究他们的进化。结果表明,恢复系统不仅工作,但比当前版本更多功能和革命性的应用程序。一个文章著名的科学杂志上微生物学性质发表了这项研究结果,该研究小组认为,“基因编辑”开辟了新的途径

这个项目由劳尔Perez-Jimenez Ikerbasque研究教授中投nanoGUNE西班牙国家研究委员会,参与团队,阿利坎特大学的罕见疾病网络生物医学研究中心(CIBERER),和其他国家和国际机构。的主任转化合成生物学Marc平息我的UPF值,参与本研究,连同Avencia Sanchez-Mejias,曾在同样的大学研究小组。

微生物的重复序列CRISPR港的碎片从病毒感染他们的祖先遗传物质,使他们认识到一个重复感染,保护自己通过削减入侵者使用Cas与这些相关的蛋白质的DNA重复。

首字母缩写CRISPR指的是存在于细菌和古菌的DNA重复序列(原核生物)。在重复中,这些微生物港的碎片从病毒感染他们的祖先遗传物质;使他们认识到一个重复感染,保护自己通过削减入侵者使用Cas与这些相关的蛋白质的DNA重复。这是一个(CRISPR-Cas系统)的抗病毒防御机制。这个DNA序列识别能力是其效用的基础上,他们把他们看作分子剪刀。CRISPR-Cas技术如今使遗传物质剪切和粘贴到任何细胞,以便它可以用来编辑DNA。

一种截然不同的方法寻找新的系统是寻找他们在过去,这实际上是本研究的基础。

目前的研究工作集中在发现新版本的CRISPR-Cas系统与地球的最远到达不同的属性。为此,系统不同的物种生活在极端环境中探索,或分子设计技术应用于修改它们。一种截然不同的方法寻找新的系统是寻找他们在过去,这实际上是本研究的基础。

Marc平息我(UPF):“这项研究策略与经典,由现在在自然搜索CRISPR酶。相反,这项研究可以追溯到过去为了识别CRISPR系统非常有趣的属性”

纳米生物小组nanoGUNE由劳尔Perez-Jimenez,花了数年时间来研究蛋白质的进化从生命的起源至今。祖先重建灭绝生物的蛋白质和基因进行看看品质他们以及他们是否可以用于生物技术的应用程序。它是一次旅行回到过去由意味着生物运算技术。在这项工作,刚刚发表在《自然》杂志上微生物学,CRISPR-Cas系统的进化历史,从祖先追溯到26亿年前至今第一次已经重建了。

同样,Marc平息我(UPF)保证:“这种研究策略与经典,由现在在自然搜索CRISPR酶。相反,这项研究可以追溯到过去为了识别CRISPR系统非常有趣的属性”。

Lluis Montoliu (CSIC和CIBERER):“令人惊讶的是,我们可以振兴Cas蛋白质必须存在几十亿年前,然后发现他们已经有能力操作基因编辑工具,我们已经成功地证实了编辑基因在人类细胞”

研究小组进行的计算重建祖先CRISPR序列,合成,研究并证实了他们的功能。“令人惊讶的是,我们可以振兴Cas蛋白质必须存在几十亿年前,然后发现他们已经有能力操作基因编辑工具,我们已经成功地证实了编辑基因在人类细胞,”解释Lluis Montoliu,国家生物技术中心的研究员CSIC (CNB-CSIC)和CIBERER,和团队的功能验证这些祖先的ca蛋白在人类细胞的文化。

弗朗西斯Mojica(大学d 'Alacant)表示:“这项研究表明一个非凡的进步知识CRISPR-Cas系统的起源和演化,以及如何选择压力的病毒数十亿年来一直微调的,最初并不十分挑剔的机械;这发生在一个复杂的防御机制是产生“

这项研究的另一个有趣的发现是,CRISPR-Cas系统随着时间的推移逐渐变得更为复杂,这是一个系统的自适应自然的表现;逐渐适应新病毒的威胁,一直挂在细菌在进化。“这项研究表明一个非凡的进步知识CRISPR-Cas系统的起源和演化,以及如何选择压力的病毒数十亿年来一直微调的,最初并不十分挑剔的机械;这发生在一个复杂的防御机制是产生;之间的一种机制能够很精确的区分自己的DNA,它必须保留,和不受欢迎的入侵者的遗传物质,它必须摧毁,”还说阿利坎特大学的研究人员发现了CRISPR-Cas技术,弗朗西斯Mojica。在应用方面,“工作代表一个原始方法的发展CRISPR工具来生成新的工具和改善当前的那些来自现有的生物,“Mojica补充道。

“当前系统是非常复杂和适应函数在一个细菌。当系统之外使用这个环境中,例如在人类细胞中,它是被免疫系统也有某些分子的限制,限制其使用。奇怪的是,在祖先的系统这些限制消失,使这些系统更大的多功能性的新应用程序,”正如Perez-Jimenez指出。

Miguel天使莫雷诺HRYC-IRYCIS-CIBERER遗传服务的负责人指出,“祖先的聪明才智核酸酶可以,只要它不那么具体识别基因组的某些区域,把他们变成更多样化的工具纠正突变,直到现在不能被编辑或没有纠正非常有效”。他的团队开发了马赛克查询工具,,通过大规模的测序和生物信息学分析,使得这些祖先基因组编辑的效果由中科院在人类细胞在文化特征。

DNA的研究开辟了新的途径操作和治疗肌萎缩性侧索硬化症等疾病,癌症和糖尿病,甚至在疾病的诊断工具

Ylenia Jabalera,研究员在nanoGUNE项目,说“这个科学成就可以提供基因与属性不同于当前的编辑工具,和更加灵活;开辟了新的途径,DNA操纵和治疗肌萎缩性侧索硬化症等疾病,癌症和糖尿病,甚至在疾病的诊断工具”。

参考:Alonso-Lerma B, Jabalera Y, Samperio年代,et al。进化CRISPR-associated内切酶从复活推断蛋白质。Nat Microbiol。2023:1-14。doi:10.1038 / s41564 - 022 - 01265 - y

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