Учёные открыли новые типы CRISPR-Cas-систем адаптивного бактериального иммунитета, уникальные особенности которых открывают большие возможности для разработки новых способов редактирования геномов и контроля работы тех или иных генов.
Работа проводилась специалистами из Сколтеха, Национальных институтов здравоохранения США (NIH) и Массачусетского технологического института (MIT), работающими под руководством профессора Сколтеха Константина Северинова, профессора MIT Фэна Чжана (Feng Zhang) и старшего исследователя NIH Евгения Кунина.
Напомним, что технология CRISPR-Cas произвела революцию в современной биологии и биомедицине, позволив исследователям изменять по своему желанию точно определённые участки генома. В природе CRISPR-Cas-системы используются бактериями для защиты от вирусов. За счёт того, что СRISPR-Cas участвует в постоянной эволюционной гонке вооружений между бактериями и вирусами, возникло большое разнообразие таких защитных систем.
Учёные из России и США провели масштабный биоинформатический анализ и идентифицировали ранее неизвестные типы CRISPR-Cas-систем, которые могут найти применение в сфере геномного редактирования. Например, система типа VI-B – обладает дополнительными белками, которые, по всей видимости, регулируют работу этой системы. Данная система уже охарактеризована не только теоретически, но и экспериментально. В новой системе типа V-U для защиты используются белки малого размера, что делает её особенно привлекательной для геномной инженерии, ведь с маленькими белками проще работать.
«Данная работа – продолжение исследования, посвященного новым CRISPR-Cas-системам и опубликованного нами ранее,- говорит Сергей Шмаков, первый автор исследования, аспирант Сколтеха, в 2016 году получивший премию директора Национальных институтов здравоохранения США и награду президента Сколтеха. — В данной работе мы произвели масштабный полуавтоматический поиск отдельных элементов CRISPR–Cas-систем в геномных базах данных, что привело к открытию новых систем. Гены некоторых из предсказанных нами систем очень необычные, что делает открытые нами системы CRISPR- Cas непохожими на изученные ранее. В нашей работе были использованы практически все прокариотические геномные данные, доступные на данный момент, поэтому мы можем быть почти уверены, что теперь нам известны все основные типы CRISPR-Cas-систем у прокариот».
Напомним, что к прокариотам относят относительно простые с точки зрения биологии организмы, которые являются одноклеточными и при этом не имеют оформленного клеточного ядра.
Исследовательская группа Константина Северинова активно занимается поиском новых CRISPR-Cas-систем, подробным изучением уже открытых систем и поиском новых антибиотиков в сотрудничестве с группами Кунина и Чжана. Работы ведутся при поддержке исследовательского гранта NextGeneration, поддерживающего совместные исследования учёных из Сколтеха и MIT.
Результаты текущей работы опубликованы в престижном научном журнале Nature Reviews Microbiology.