Investigadores de laInstituto Arc en California, dirigido por Patrick Hsu, descubrió un sistema guiado por ARN que permite “ Inserciones, escisiones e inversiones de ADN modulares y programables. “. Se trata de una ” Herramienta precisa y potente para recombinar y reorganizar el ADN de forma programable. ”, según los investigadores. Sin embargo, aún no se sabe con certeza si funciona en células humanas. Este trabajo fue publicado en la revista Naturaleza [1].
Un “mecanismo fundamentalmente nuevo”
La publicación informa así del descubrimiento de “ la primera ADN recombinasa que utiliza ARN no codificante para seleccionar específicamente la secuencia de moléculas de ADN objetivo y donante ». Esto « Puente ARN » es programable, lo que permite al usuario especificar cualquier secuencia genómica objetivo deseada y la molécula de ADN del donante que se insertará.
« El sistema puente de ARN es un mecanismo fundamentalmente nuevo para la programación biológica “, dice Patrick Hsu, autor principal del estudio, investigador deInstituto Arco y profesor asistente de bioingeniería en UC Berkeley.
Una molécula guía “biespecífica”
El sistema de recombinación puente surge de los elementos de la secuencia de inserción 110 (IS110), uno de los “ genes saltadores » que cortan y pegan para moverse dentro de los genomas microbianos y entre ellos (ver SeekRNA: una herramienta de edición de genes “más precisa y más flexible”). Los elementos IS110 constan únicamente de un gen que codifica la enzima recombinasa y segmentos de ADN” supervisores ».
Le laboratoire de Patrick Hsu a découvert que lorsque l’élément IS110 se détache d’un génome, les extrémités de l’ADN non codant sont réunies pour produire une molécule d’ARN – l’« ARN pont » – qui se replie en deux rizado. Un bucle se une al propio elemento IS110, mientras que el otro bucle se une al ADN objetivo donde se insertará el elemento. “Puente de ARN” es el primer ejemplo de molécula guía “ biespecífico ”, especificando la secuencia del ADN objetivo y del ADN donante mediante interacciones de emparejamiento de bases.
Cada bucle del ARN puente es programable de forma independiente, lo que permite a los investigadores mezclar y combinar cualquier objetivo y secuencia de “ADN donante” de interés. Lo que significa que el sistema puede funcionar” mucho más allá de su papel natural ”, que implica insertar el elemento IS110 en sí, permitiendo en su lugar la inserción de cualquier carga genética deseable, como una copia funcional de un gen defectuoso que causa una enfermedad, en cualquier ubicación genómica.
En este trabajo, el equipo demostró una eficacia de inserción de un gen deseado de más del 60% en la bacteria E. coli con una especificidad de más del 94% en términos de localización genómica.
“Un adaptador eléctrico universal”
« Estos puentes de ARN programables distinguen a IS110 de otras recombinasas conocidas, que no tienen un componente de ARN y no pueden programarse. », explica Nick Perry, del laboratorio de Patrick Hsu. “ Es como si el puente ARN fuera un adaptador eléctrico universal que hace que el IS110 sea compatible con cualquier toma de corriente.. »
Según los científicos, si se continúa con la exploración y el desarrollo, el mecanismo puente promete dar paso a una nueva generación de sistemas guiados por ARN, que irán más allá de los mecanismos de escisión de ADN y ARN de CRISPR. De hecho, la recombinasa puente conecta las dos cadenas de ADN sin liberar fragmentos de ADN cortados “. evitando así una limitación clave de las tecnologías actuales de edición del genoma ».
[1] Durrant, MG, Perry, NT, Pai, JJ et al. Los ARN puente dirigen la recombinación programable del ADN objetivo y del donante. Naturaleza 630, 984–993 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07552-4
Fuentes: Phys.org, Arc Institute (26/06/2024); New Scientist, Michael Le Page (26/06/2024); Noticias sobre ingeniería genética y biotecnología, Jonathan D. Grinstein (26/06/2024)
