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19 janvier 2021

De l’Université Johns Hopkins

Dans une série d’expériences avec des bactéries cultivées in vitro, les scientifiques de Johns Hopkins ont trouvé la preuve d’un second rôle pour le système de segmentation génique largement utilisé CRISPR-Cas9 – comme un dimère génétique pour les gènes CRISPR-Cas9 dont le rôle peut aider à réduire l’activité CRISPR-Cas9 ou Les scientifiques bloquent le développement de nouvelles méthodes pour l’ingénierie génétique des cellules pour la recherche

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CRISPR-Cas9 a été identifié pour la première fois dans le génome des bactéries intestinales en 1987, c’est un ensemble de gènes normal mais inhabituel avec la possibilité de couper des séquences d’ADN dans d’autres types de cellules qui a été obtenu après 25 ans, sa valeur a été estimée en génie génétique – L’altération génétique programmable dans les cellules vivantes, y compris les cellules humaines – et son utilisation généralisée comme «éditeur de génome» dans des milliers de laboratoires à travers le monde a été rapidement reconnue lors de l’attribution du prix Nobel de chimie l’année dernière à ses développeurs américains et français

CRISPR signifie cluster régulièrement espacé et répète Cas9, qui fait référence à la protéine 9 associée à CRISPR, est le nom de l’enzyme qui fabrique une puce à ADN. Les bactéries utilisent naturellement la technologie CRISPR-Cas9 pour couper l’ADN viral ou autre ADN nocif et perturber la menace. Dit Joshua Model, PhDDr, professeur adjoint de biologie moléculaire et de génétique à la faculté de médecine de l’Université Johns Hopkins Dans ce rôle, explique Modell, “CRISPR n’est pas seulement un système immunitaire, c’est un système immunitaire adaptatif – un système qui peut se souvenir des menaces auxquelles il a été confronté auparavant en s’en tenant à un petit morceau d’ADN.” Leur, qui est similaire à une potion de coupe. »Ces instantanés sont ensuite transcrits dans un« guide ARN »qui indique à Cas9 quoi couper.

Les scientifiques ont longtemps travaillé pour découvrir les étapes exactes du mécanisme CRISPR-Cas9 et comment augmenter ou diminuer son activité chez les bactéries.Lors de la recherche de gènes qui enflamment ou suppriment le système de coupe de gène CRISPR-Cas9 du Streptococcus pyogenes commun, les scientifiques de Johns Hopkins ont trouvé des preuves de son fonctionnement Cet aspect du système

Plus précisément, les scientifiques ont trouvé un gène dans le système CRISPR-Cas9 qui, lorsqu’il est désactivé, augmentait considérablement l’activité du système dans les bactéries. Le produit de ce gène semble reprogrammer Cas9 pour agir comme un frein, et non comme un «ciseau» pour appeler le système CRISPR.

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“Du point de vue de l’immunité, les bactéries doivent intensifier l’activité CRISPR-Cas9 pour identifier et débarrasser la cellule des menaces, mais elles doivent également la contacter pour éviter l’auto-immunité – lorsque le système immunitaire attaque par erreur les composants des bactéries eux-mêmes”, explique Rachel Workman, étudiante diplômée. , Un bactériologiste au laboratoire de Modell.

Pour illustrer les détails des «freins», la prochaine étape de l’équipe a été de mieux comprendre le produit tracrRNA. L’ARN est un cousin génétique de l’ADN et est essentiel pour exécuter les «instructions» ADN pour la fabrication des protéines. Les TracrARN appartiennent à une famille unique d’ARN. Les protéines sont fabriquées à la place, agissant comme une sorte d’échafaudage qui permet à l’enzyme Cas9 de transporter l’ARN guide contenant la seringue à gobelet et de couper la séquence d’ADN correspondante dans les virus envahisseurs

Le TracrRNA est disponible en deux tailles: long et court La plupart des outils de coupe de gène CRISPR-Cas9 modernes utilisent la forme raccourcie. Cependant, l’équipe de recherche a constaté que le produit génique inactivé était la forme longue de tracrRNA, et sa fonction n’est pas complètement connue.

Les formes longues et courtes de tracrRNA ont une structure similaire et ont la capacité de se lier à Cas9. La forme courte tracrRNA se lie également à l’index ARN cependant, la forme longue tracrRNA n’a pas besoin de se lier au répertoire ARN, car il a un segment qui imite l’ARN guide “essentiellement, collecté TracrRNAs de forme longue entre la fonction tracrRNA de forme courte et l’orientation de l’ARN », explique Modell

De plus, les chercheurs ont découvert que si l’ARN dirigé recherche généralement des séquences d’ADN viral, les tracrARN de forme longue ciblent le système CRISPR-Cas9 lui-même. Le tracrARN de forme longue a tendance à rester sur l’ADN, plutôt que de le couper quand Cela se produit dans une région spécifique du gène, cela empêche ce gène de s’exprimer ou de devenir fonctionnel

Pour confirmer cela, les chercheurs ont utilisé le génie génétique pour modifier la longueur d’une région spécifique dans la forme longue de tracrRNA pour faire ressembler le tracrRNA à un indice d’ARN. Ils ont découvert qu’avec la forme longue variable de tracrRNA, Cas9 se comportait à nouveau comme des ciseaux

D’autres expériences ont montré que les niveaux de tous les gènes liés à CRISPR étaient très faibles dans les bactéries cultivées in vitro qui contenaient une quantité abondante d’ARN de forme longue. Lorsque le long tracrRNA a été retiré des bactéries, l’expression des gènes CRISPR-Cas9 a été multipliée par cent

Les cellules bactériennes dépourvues du tracrRNA de forme longue ont été cultivées in vitro pendant trois jours et comparées à des cellules de culture similaires contenant le tracrRNA de forme longue À la fin de l’expérience, les bactéries sans tracrRNA de forme longue étaient complètement mortes, indiquant que la forme longue tracrRNA protège normalement les cellules de la maladie et de la mort qui surviennent lorsque l’activité CRISPR-Cas9 est trop élevée

“Nous commençons à en venir à l’idée que le modèle long supprimait mais n’éliminait pas son activité liée à CRISPR”, déclare Workman.

Pour voir si le tracrRNA pouvait être reprogrammé sous forme longue pour supprimer d’autres gènes bactériens, l’équipe de recherche a modifié la longue région d’espacement du tracrRNA pour lui permettre de s’asseoir sur le gène qui produit une fluorescence verte. Les bactéries contenant cette version modifiée de la longue lueur d’ARN accumulé. La forme est moins verte que celle des bactéries contenant la forme longue et naturelle du tracrRNA, indiquant que le tracrRNA de forme longue peut être génétiquement modifié pour éliminer d’autres gènes bactériens

Une autre équipe de recherche de l’Université Emory a découvert que dans la bactérie parasite Francisella novicida, Cas9 se comporte comme une clé terne pour un gène en dehors de la région CRISPR-Cas9. Les scientifiques utilisent largement le système CRISPR-Cas9 dans l’étude de Johns Hopkins comme outil de coupe de gène. Les résultats de Johns Hopkins fournissent des preuves. Cependant, l’action atténuée contrôle CRISPR-Cas9 ainsi que d’autres gènes

Les chercheurs ont également découvert les composants génétiques du tracrARN à forme longue dans environ 40% du groupe de bactéries Streptococcus, explique Workman, l’étude approfondie des souches bactériennes qui ne contiennent pas de tracrARN à forme longue, révélera probablement si les systèmes CRISPR-Cas9 sont intacts ou non. Et d’autres moyens par lesquels les bactéries peuvent récupérer le système CRISPR-Cas9.

Modell dit que la capacité terne révélée par les expériences offre la possibilité de concevoir de nouveaux ou de meilleurs outils CRISPR-Cas9 visant à réguler l’activité des gènes à des fins de recherche. »Dans un scénario d’édition de gène, un chercheur peut souhaiter couper un gène spécifique, en plus d’utiliser un tracrARN à forme longue pour inhiber Activité génique », dit-il

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CRISPR, gènes, bactéries, génétique

Actualités – CA – La technologie CRISPR semble réduire l’activité des gènes chez les bactéries
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La technologie CRISPR semble réduire l’activité des gènes In Bacteria
Le retour de 2020: les découvertes SciTech de l’année

Source: https://phys.org/news/2021-01-crispr-technology-shown-dial-gene.html

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