پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

 کشف آنزیم CRISPR-Cas در باکتریوفاژها منبع جدیدی از ابزارهای بالقوه برای ویرایش ژنوم را نشان داده است.

 باکتری‌ها و آرکئی ها از سیستم‌های CRISPR-Cas برای دفاع از خود در برابر ویروس‌ها استفاده می‌کنند.  استفاده ابزاری از این سیستم ها توسط انسان، ویرایش ژنوم را در سال های اخیر متحول کرده و علاقه به یافتن سیستم های جدید CRISPR با ویژگی های جدید را برانگیخته است.  کشف جایگاه‌های CRISPR-Cas در ژنوم‌های فاژ بازسازی‌شده از توالی‌های DNA جامعه میکروبی نشان داد که ویروس‌هایی که سلول‌های باکتریایی را آلوده و در آن تکثیر می‌شوند، منبع بالقوه‌ای از سیستم‌هایی هستند که می‌توانند برای ویرایش ژنوم مورد استفاده قرار گیرند.

 جنیفر داودنا، برنده جایزه نوبل شیمی، که پژوهشات او در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی منجر به کشف CRISPR-Cas9 به عنوان ابزاری برای ایجاد تغییرات هدفمند در ژنوم شد، و همکارانش این اشاره را دنبال کردند که فاژها می‌توانند منبعی از ژنوم حاوی سیستم های جدید برای ویرایش ژنوم باشند.

 محققان در مقاله ای در 23 نوامبر در ژورنال Cell، تجزیه و تحلیل متاژنومی از نمونه های میکروبی جدا شده از میکروبیوم های خاک، آبزیان، انسان و حیوانات را توصیف کردند.  مطالعه جامع سیستم‌های CRISPR-Cas در سرتاسر ویروسفر نشان داد که "رویداد گسترده سیستم‌های فشرده و متنوع CRISPR-Cas که در ژنوم فاژها کدگذاری شده‌اند."  بر اساس این مطالعه، هزاران ویروس سیستم های CRISPR را رمزگذاری می کنند.

 سیستم‌های رمزگذاری‌شده با فاژ که توسط دودنا و همکارانش یافت شده‌اند، هر شش نوع شناخته شده CRISPR-Cas را در بر می‌گیرند.  بینش‌های فیلوژنتیکی متاژنومیک و بیوانفورماتیک حل‌شده با ژنوم، تجزیه و تحلیل سیستم‌ها را از ویروس‌های کشت‌نشده امکان‌پذیر کرد و نقش‌هایی را که آن‌ها بازی می‌کنند را پیشنهاد کرد.

 بررسی سیستم‌های CRISPR-Cas بسیار فشرده و واگرا که در Casλ صفر شده است.  در حالی که تیم هنوز برخی از جنبه های مکانیکی Casλ را تعریف نکرده است، این خانواده آنزیمی دارای ساختار فشرده ای است که قادر به ویرایش ژنوم گیاهان و انسان است.  محققان این آنزیم را "ابزاری ارزشمند" برای ویرایش ژنوم می دانند.


 تحقیقات بیشتر می‌تواند ارزش کامل Casλ را تشریح کند، و محققان خاطرنشان کردند که "درک ساختاری" آنها از آنزیم‌ها "نقطه شروعی برای طراحی بعدی انواع سیستم ویرایش ژن ارائه می‌کند."  گونه‌های جدید می‌توانند «قابلیت‌های ویرایش ژنومی گسترده‌ای داشته باشند که مزایای یک پروتئین کوچک را با تطبیق‌پذیری یک دستگاه تشخیص DNA قوی هدایت‌شده با RNA ترکیب می‌کند».

 این یافته ها توجه محققان این حوزه را به خود جلب کرده است.  کیرا ماکاروا، زیست‌شناس محاسباتی در مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی ایالات متحده، که نویسنده این مطالعه نیست، پیامدهای آن را برای مجله Nature توضیح داد.

 ماکارووا، که پلاسمیدها، مولکول‌های DNA دایره‌ای کوچکی که DNA را بین میکروب‌ها انتقال می‌دهند، به عنوان مکان دیگری می‌بیند، گفت: "این یک گام مهم به جلو در کشف تنوع عظیم سیستم‌های CRISPR-Cas است. در اینجا چیزهای جدیدی کشف شده است."  که دانشمندان به دنبال انواع سیستم های CRISPR-Cas خواهند بود.


https://www.scienceboard.net/index.aspx?sec=ser&sub=def&pag=dis&ItemID=5048