ویژگی عجیب پروتئین‌های احیا شده ۲.۶ میلیارد ساله CRISPR

محققان اسپانیایی پروتئینن های باستانی CRISPR را از میلیون‌ها و حتی میلیاردها سال پیش احیا کردند و نتایج بسیار قابل توجه بود.

به گزارش تکناک، یافته ها نشان می دهد این پروتئینن باستانی CRISPR نه تنها می‌توانند سلول‌های انسانی را ویرایش کنند، بلکه نسبت به نسخه‌های مدرن تطبیق‌پذیرتر هستند و راه را برای ابزارهای جدید و بهبودیافته ویرایش ژن مصنوعی CRISPR هموار می‌کنند.

سیستم های CRISPR در باکتری ها به عنوان یک مکانیسم دفاع از خود تکامل یافته اند. هنگامی که یک باکتری توسط یک ویروس آلوده می شود، از آنزیم های CRISPR برای جدا کردن قطعه ای از پاتوژن DNA و ذخیره آن استفاده می کند اگر این باکتری بعداً با همان نوع ویروس روبرو شود، آن را بر اساس قطعه DNA تشخیص داده و می‌تواند به طور مؤثرتری با آن مبارزه کند.

حدود یک دهه پیش، دانشمندان کشف کردند که می توانند از این مکانیسم شناسایی و برش DNA استفاده کنند و از آن برای توسعه یک ابزار قدرتمند ویرایش ژن استفاده کنند. سیستم CRISPR-Cas9 حاصل مانند یک جفت قیچی مولکولی عمل می‌کند و بخش‌هایی از DNA را از سلول‌ها جدا می‌کند و آن‌ها را با قطعات جدید جایگزین می‌کند. این فرایند نویدبخش به عنوان یک ابزار قدرتمند برای درمان بیماری ها، بهبود محصولات کشاورزی و مهندسی باکتری ها برای اهداف جدید جذاب به شمار می آید.

برای مطالعه جدید، محققان CIC nanoGUNE در اسپانیا تصمیم گرفتند تا تکامل CRISPR را در میکروارگانیسم ها ترسیم کنند. برای انجام این کار، آنها از تکنیکی به نام بازسازی توالی اجدادی استفاده کردند که در آن از الگوریتم های طراحی شده ویژه برای تجزیه و تحلیل و مقایسه ژنوم موجودات زنده استفاده می شود. پس از این تجزیه و تحلیل مشخص می شود که ژنوم اجداد مشترک این میکروارگانیسم ها چگونه به نظر می رسد.

از این رو، تیم تحقیقاتی آنزیم‌های Cas را شناسایی و سنتز کردند که احتمالاً توسط میکروارگانیسم‌های باستانی استفاده می‌شدند که قدمت آنها بین ۳۷ میلیون تا ۲.۶ میلیارد سال پیش است. آزمایش‌ها در سلول‌های انسانی تأیید کرد که این آنزیم‌های اجدادی در ایجاد ویرایش‌های ژنی کارایی خود را حفظ کرده اند.

رائول پرز-جیمنز، محقق ارشد این مطالعه گفت: سیستم‌های کنونی بسیار پیچیده هستند و برای عملکرد درون یک باکتری سازگار شدند. هنگامی که این سیستم در خارج از این محیط استفاده می شود، به عنوان مثال در سلول های انسانی، توسط سیستم ایمنی رد می شود و همچنین محدودیت های مولکولی خاصی وجود دارد که استفاده از آن را محدود می کند. به اندازه کافی ، در سیستم های اجدادی برخی از این محدودیت ها ناپدید می شوند، که به این سیستم ها تطبیق پذیری بیشتری برای کاربردهای جدید می دهد.

این تیم می‌گوید که این پیشرفت می‌تواند برای تولید آنزیم‌های جدیدی مورد استفاده قرار گیرد که مناطقی از ژنوم را هدف قرار می‌دهد که ژنوم فعلی قادر به ویرایش آن نیستند. این امر به طور بالقوه ای راه‌های جدیدی را برای درمان بیماری و سایر پیشرفت‌های ویرایش ژنی باز می‌کند.