Επιστήμονες ανακάλυψαν το VIPR, ένα σύστημα γονιδιακής επεξεργασίας παλαιότερο από το CRISPR

Επιστήμονες εντόπισαν ένα σύστημα γονιδιακής επεξεργασίας που πιστεύεται ότι είναι άνω των τεσσάρων δισεκατομμυρίων ετών, το οποίο ενδέχεται να αποτέλεσε τον πρόδρομο του CRISPR και θα μπορούσε τελικά να το ξεπεράσει ως εργαλείο τροποποίησης του DNA. Το σύστημα, που ονομάζεται VIPR (συντομογραφία του Viral Interference Programmable Repeat), περιγράφηκε την Πέμπτη σε δύο άρθρα που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science.nytimes+1

Μια αρχαία ιογενής άμυνα

Σε αντίθεση με το CRISPR, το οποίο βρέθηκε σε βακτήρια, το VIPR προέρχεται από ιούς που το χρησιμοποιούν ως όπλο ενάντια σε ανταγωνιστικούς φάγους. Μια ομάδα με επικεφαλής την Jennifer Doudna, τη βιοχημικό του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ που μοιράστηκε το Νόμπελ Χημείας το 2020 για το έργο της στο CRISPR, εντόπισε το σύστημα μετά από χρόνια έρευνας για τις εξελικτικές καταβολές της ανοσίας που καθοδηγείται από RNA.biorxiv+2

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το VIPR αποτελείται από μια πρωτεΐνη Vipr, η οποία είναι πρόγονος των πρώτων τελεστών CRISPR-Cas, σε συνδυασμό με εξειδικευμένα VIPR RNA, ή vrRNA, που χρησιμοποιούν εναλλασσόμενα μοριακά μοτίβα για να αναγνωρίζουν και να δεσμεύουν το DNA. Μια συνοδευτική μελέτη περιέγραψε 21 δομές κρυο-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, δείχνοντας πώς η πρωτεΐνη Vipr συναρμολογείται κατά μήκος του RNA καθοδήγησής της για να σχηματίσει ένα ελικοειδές νήμα, και στη συνέχεια δεσμεύει το DNA μέσω μιας τριπλής δομής, έναν μηχανισμό διαφορετικό από τον τρόπο λειτουργίας του CRISPR.science+2

Ένα δυνητικά πιο ισχυρό εργαλείο

Το VIPR μπορεί να έχει πρακτικά πλεονεκτήματα έναντι του CRISPR. Φαίνεται ικανό να στοχεύει ένα ευρύτερο φάσμα γενετικών αλληλουχιών, γεγονός που θα μπορούσε να επιτρέψει την τροποποίηση μεγαλύτερων τμημάτων του γονιδιώματος. Τα μόρια που εμπλέκονται είναι επίσης μικρότερα, κάτι που θα μπορούσε να διευκολύνει τη μεταφορά τους στα κύτταρα, μια διαρκή πρόκληση στη γονιδιακή θεραπεία.nytimes

"Το εξαιρετικά μικρό μέγεθος του VIPR καθιστά αυτά τα συστήματα μετασχηματιστικά εργαλεία για τη μηχανική γονιδιώματος", δήλωσε ο Kranusch, μικροβιολόγος στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.nytimes

Τι ακολουθεί

Η ανακάλυψη έρχεται σε μια στιγμή ραγδαίας επέκτασης στον τομέα της γονιδιακής επεξεργασίας. Ξεχωριστή έρευνα που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο Nature περιέγραψε νέα ευρήματα σχετικά με το πώς τα πρώιμα ανθρώπινα έμβρυα επιδιορθώνουν τις βλάβες του DNA από εργαλεία επεξεργασίας, υπογραμμίζοντας τόσο την υπόσχεση όσο και τα άλυτα ζητήματα ασφάλειας που περιβάλλουν τη γενετική τροποποίηση. Εν τω μεταξύ, το εργαστήριο της Doudna δραστηριοποιείται σε πολλά μέτωπα, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης τεχνητής νοημοσύνης για τον σχεδιασμό συνθετικών ενζύμων CRISPR.technologynetworks+2

Το αν το VIPR θα περάσει από τη βασική επιστήμη σε κλινικές ή γεωργικές εφαρμογές μένει να φανεί. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι το σύστημα μπορεί να επαναπρογραμματιστεί για μεταγραφική καταστολή σε φάγους, αλλά η μεταφορά αυτής της ικανότητας σε θηλαστικά κύτταρα θα απαιτήσει περαιτέρω εργασία.biorxiv