Китайские ученые из Института физики Академии наук КНР совершили прорыв в исследовании систем CRISPR, обнаружив уникальный вариант комплекса CRISPR-Cas5-HNH/Cascade. Исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает принципиально новый механизм распознавания и разрезания ДНК.
Используя криоэлектронную микроскопию, исследователи изучили структуру комплекса как в свободном состоянии, так и в связанном с двухцепочечной ДНК. Наблюдения показали, что при связывании с ДНК комплекс становится более компактным, а целевая цепь ДНК совершает U-образный поворот, взаимодействуя с доменом HNH нуклеазы.
Особое внимание было уделено домену Cas5-HNH, который играет ключевую роль в нуклеазной активности. Исследователи установили критическую важность остатков гистидина и аспартата в этом домене – их мутации полностью блокируют способность комплекса разрезать ДНК.
Архитектурно данный вариант CRISPR отличается от известных систем тем, что домен HNH присоединен к С-концу белка Cas5. Это делает комплекс независимым от белка Cas3, который обычно необходим в системах типа I-E, и позволяет самостоятельно осуществлять разрезание ДНК.
Система CRISPR-Cas5-HNH/Cascade функционирует как иммунная защита в прокариотах, защищая бактерии от вторжения чужеродного генетического материала. При этом механизм её работы существенно отличается от широко известных систем типа II, таких как Cas9.
Открытие нового механизма разрезания ДНК имеет большое значение для развития CRISPR-технологий. Понимание различных вариантов работы CRISPR-систем может помочь в совершенствовании методов генного редактирования для терапевтического применения.
Детальное изучение взаимодействия белковых компонентов системы с ДНК открывает новые перспективы для создания более точных инструментов генного редактирования. Особенно важным является понимание роли конкретных аминокислотных остатков в процессе распознавания и разрезания ДНК.
Изображение носит иллюстративный характер
Используя криоэлектронную микроскопию, исследователи изучили структуру комплекса как в свободном состоянии, так и в связанном с двухцепочечной ДНК. Наблюдения показали, что при связывании с ДНК комплекс становится более компактным, а целевая цепь ДНК совершает U-образный поворот, взаимодействуя с доменом HNH нуклеазы.
Особое внимание было уделено домену Cas5-HNH, который играет ключевую роль в нуклеазной активности. Исследователи установили критическую важность остатков гистидина и аспартата в этом домене – их мутации полностью блокируют способность комплекса разрезать ДНК.
Архитектурно данный вариант CRISPR отличается от известных систем тем, что домен HNH присоединен к С-концу белка Cas5. Это делает комплекс независимым от белка Cas3, который обычно необходим в системах типа I-E, и позволяет самостоятельно осуществлять разрезание ДНК.
Система CRISPR-Cas5-HNH/Cascade функционирует как иммунная защита в прокариотах, защищая бактерии от вторжения чужеродного генетического материала. При этом механизм её работы существенно отличается от широко известных систем типа II, таких как Cas9.
Открытие нового механизма разрезания ДНК имеет большое значение для развития CRISPR-технологий. Понимание различных вариантов работы CRISPR-систем может помочь в совершенствовании методов генного редактирования для терапевтического применения.
Детальное изучение взаимодействия белковых компонентов системы с ДНК открывает новые перспективы для создания более точных инструментов генного редактирования. Особенно важным является понимание роли конкретных аминокислотных остатков в процессе распознавания и разрезания ДНК.
