Moverse, proteínas de edición de genes:hay una más pequeña, más económico, herramienta de ingeniería genética más específica en el bloque:ADNzimas:pequeñas moléculas de ADN que pueden funcionar como proteínas enzimáticas.

Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado una técnica que, por primera vez, permite que las ADNzimas se dirijan y corten el ADN de doble hebra, superando una limitación significativa de la tecnología. Las ADNzimas se han utilizado en biosensores, Computación de ADN y muchas otras aplicaciones. Sin embargo, cuando se trata de aplicaciones de ingeniería genética como la edición de genes o la terapia génica, se han enfrentado a un desafío:las ADNzimas solo han podido apuntar a sitios en ADN monocatenario, mientras que el ADN que codifica los genes en las células es de doble hebra. Los investigadores publicaron su nueva técnica en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

"Las ADNzimas tienen muchas ventajas, incluida una mayor estabilidad, tamaño más pequeño y menor costo que las enzimas proteicas. Estas ventajas se ajustan perfectamente a los requisitos de herramientas de ingeniería genética, "dijo el líder del estudio, Yi Lu, profesor de química en Illinois. "Ninguna ADNzima podría alterar el ADN de doble hebra hasta que esto funcione. Al hacer que eso suceda, abrimos la puerta para que las ADNzimas entren en todo el mundo de la ingeniería genética ".

En ADN de doble hebra, las dos cadenas se emparejan específicamente con secuencias complementarias. Para hacer posible que las DNAzimas corten el ADN de doble hebra, el equipo de Illinois desarrolló una técnica que empareja ADNzimas con moléculas auxiliares llamadas ácidos nucleicos peptídicos.

"El PNA es un aglutinante de ADN muy fuerte, lo suficientemente fuerte como para unirse a una hebra del ADN de doble hebra, aunque todas las bases ya están emparejadas con la otra hebra, "dijo Mingkuan Lyu, estudiante de posgrado y primer autor del artículo. "Una vez que ocurre este proceso, una hebra del ADN de doble hebra estará ocupada por PNA, y la otra hebra se expondrá como ADN monocatenario, disponible para que la DNAzima interactúe ".

El equipo primero demostró la técnica, llamado corte de ADN de doble hebra asistido por PNA por ADNzimas, o PANDA, en una secuencia de prueba sintética para demostrar que funcionó para cortar una o ambas hebras de un objetivo de ADN de doble hebra. También probaron la capacidad de PANDA para distinguir una secuencia objetivo específica de secuencias similares. Esto es importante, los investigadores dijeron, Dado que la actividad no deseada fuera del objetivo es uno de los desafíos que ha limitado las aplicaciones clínicas de las técnicas de edición de genes basadas en proteínas, como CRISPR.

"En CRISPR-Cas9, el ARN guía es responsable del reconocimiento personalizado del objetivo, pero en PANDA, tanto la DNAzima como el PNA lo son. Por lo tanto, hay un mecanismo inherente de 'doble verificación' en PANDA, haciéndolo más estricto en la especificidad del objetivo, "Dijo Lyu." Probamos la especificidad mutando sólo una base dentro del objetivo. Resultó que en la mayoría de los casos, PANDA puede reconocer este pequeño cambio y negarse a cortar el objetivo incorrecto ".

Otra ventaja de PANDA es su pequeño tamaño:el PNA y la DNAzima juntos son aproximadamente cinco veces más pequeños que el complejo CRISPR-Cas9, Dijo Lu, lo que le permite acceder a sitios abarrotados dentro del ADN apretado de un cromosoma que una proteína grande no podría alcanzar.

Próximo, los investigadores planean investigar el rendimiento del sistema PANDA que apunta a genes de interés en células vivas. También planean expandir el catálogo de genes a los que puede dirigirse el sistema PANDA.

"Las secuencias de orientación se pueden cambiar y personalizar fácilmente para aplicaciones específicas, "Lu dijo." Por lo tanto, el sistema PANDA puede servir como una herramienta alternativa novedosa para una amplia gama de ingeniería genética y otras aplicaciones bioquímicas y biotecnológicas ".