I meccanismi del CSPR di difesa dei batteri nei confronti dei virus

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Mentre con  l’editing del DNA  si rendono permanenti le modifiche al genoma di una cellula, l’approccio mediante il  targetingRNA basato sul CRISPR consente di effettuare variazioni temporanee che possono essere regolate verso l’alto o verso il basso, e con maggiore specificità e funzionalità rispetto ai metodi esistenti per l’interferenza dell’RNA.

I ricercatori del Broad Institute del MIT e di Harvard, Massachusetts Institute of Technology, il National Institutes of Health, Rutgers University-New Brunswick e l’Istituto Skolkovo di Scienza e Tecnologia hanno caratterizzato un nuovo sistema CRISPR che individua  gli obiettivi di RNA, piuttosto che del DNA.

Il nuovo approccio apre un potente via di manipolazione cellulare. Mentre l’editing del DNA rende permanenti le modifiche al genoma di una cellula, l’approccio targeting-RNA  basato sul CRISPR consente ai ricercatori di effettuare variazioni temporanee che possono essere regolati verso l’alto o verso il basso, e con maggiore specificità e funzionalità rispetto ai metodi esistenti per l’interferenza dell’RNA.

Feng Zhang e colleghi presso l’Istituto di massima e l’Istituto McGovern for Brain Research del MIT, insieme a Eugene Koonin e i suoi colleghi presso l’NIH, e Konstantin Severinov della Rutgers University-New Brunswick e Skoltech, segnalano l’identificazione e la caratterizzazione funzionale di C2c2, una serie di enzimi RNAguida che poi diventano capaci di colpire gli  RNA degradanti.

C2c2 – il primo sistema CRISPR in natura che si rivolge solo all’RNA è stato identificato e, scoperto nell’ottobre 2015 – aiuta a proteggere i batteri contro l’infezione virale. Essi dimostrano che C2c2 può essere programmato per tagliare particolari sequenze di RNA in cellule batteriche.

L’azione di RNA incentrato dalla C2c2, completa il sistema CRISPR-Cas9, che si rivolge al DNA, il progetto genomico per l’identità e la funzione cellulare. La capacità di indirizzare solo RNA, che aiuta a eseguire le istruzioni genomiche, offre la possibilità di manipolare specificamente l’RNA in maniera alta e attraverso impulsi – cioè a  manipolare la funzione del gene in senso più ampio. Questo meccanismo ha il potenziale di accelerare i progressi per capire, curare e prevenire le malattie.

C2c2 apre le porte ad una nuova frontiera con una serie dei potenti strumenti CRISPR, -ha detto Feng Zhang, membro del Broad Institute – ma ci sono un numero immenso di possibilità per C2c2 e si potranno sviluppare in una piattaforma comune, la ricerca delle scienze della vita e la medicina.”

“Lo studio di C2c2 -ha detto Eugene Koonin,  leader del gruppo di genomica evolutiva presso l’NIH–  scopre un meccanismo biologico fondamentale nel romanzo che i batteri sembrano utilizzare nella loro difesa contro i virus, e le applicazioni di questa strategia potrebbero essere abbastanza sorprendenti.”

Attualmente, la tecnica più comune per l’esecuzione del silenziamento genico è di piccoli RNA interferenti (siRNA). Secondo i ricercatori, C2c2 possiede una serie di metodi RNA editing che suggeriscono maggiore specificità e hanno il potenziale per una più ampia gamma di applicazioni, come ad esempio:

  • l’aggiunta di moduli a specifiche sequenze di RNA per alterare la loro funzione – cioè il modo in cui vengono tradotti in proteine –  li renderebbe preziosi strumenti per gli schermi di grandi dimensioni e la costruzione di reti di regolazione di sintesi, e
  • per sfruttare C2c2 di RNA tag a fluorescenza come  mezzo per studiare il loro traffico e la loro localizzazione subcellulare.

Il team di ricerca ha indirizzato con precisione e rimosso sequenze di RNA specifici, utilizzando C2c2 – abbassando il livello di espressione della proteina corrispondente. Questo suggerisce che C2c2 potrebbe rappresentare un approccio alternativo al siRNA, integrando la specificità e la semplicità di editing del DNA CRISPR- based e offrendo ai ricercatori  un gene regolabile con capacità di “atterramento”, utilizzando solo RNA.

C2c2 ha vantaggi che lo rendono adatto per essere uno strumento di sviluppo:

  • C2c2  è un sistema a due componenti, che richiede solo un singolo RNA guida alla funzione, e
  • C2c2  è geneticamente codificabile- vale a dire i componenti necessari possono essere sintetizzati come DNA per la consegna nei tessuti e le cellule.

“L’impatto maggiore di C2c2 -ha detto Omar Abudayyeh, studente laureato nel Zhang Lab– può essere  determinante sulla nostra comprensione del ruolo dell’ RNA nella malattia e della sua funzione cellulare”.

Nuovi bersagli del sistema CRISPR

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