Wetenschappers van de Universiteit van Kopenhagen, onder leiding van de Spaanse professor Guillermo Montoya, onderzoeken de moleculaire kenmerken van verschillende moleculaire scharen van het CRISPR-Cas-systeem om licht te werpen op de zogenaamde "Zwitserse legermessen" van genoombewerking. Montoya's onderzoeksgroep heeft de atomaire structuren van de Cpf1- en Cas9-eiwitten gevisualiseerd om elk van hun eigenschappen en eigenaardigheden te analyseren, waardoor ze ideaal zijn voor verschillende toepassingen in genmodificatie.

Het team van professor Montoya van het Novo Nordisk Foundation Centre for Protein Research aan de Universiteit van Copenhaguen werkt actief op dit gebied. Onlangs, dit team verkreeg de moleculaire structuur van het CRISPR-Cpf1-complex na doelsplitsing. Dit eiwit uit de Cas-familie heeft het vermogen om specifiek het DNA af te wikkelen en te splitsen om het modificatieproces te starten.

"Deze eigenschap stelt ons in staat om de instructies in het genoom op een veiligere manier te bewerken, aangezien Cpf1 de specifieke DNA-sequentie met hogere precisie herkent, " legt Montoya uit aan SINC.

Nutsvoorzieningen, in een artikel gepubliceerd in Natuur Structurele en moleculaire biologie , de onderzoekers van de Deense instelling hebben de interne werking van deze moleculaire scharen geanalyseerd en vergeleken met CRISPR-Cas9, de baanbrekende technologie die een revolutie heeft veroorzaakt door een goedkope en gemakkelijke DNA-bewerkingstechnologie te bieden, ontdekt door Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier in 2012.

Het gebruik van CRISPR-Cas9 voor genetische modificatie van planten en dieren is al in volle gang. In aanvulling, deze technologie wordt ook toegepast in de menselijke therapie van verschillende ziekten zoals kanker en het aantal toepassingen blijft groeien.

X-ray kristallografie

Door gebruik te maken van een biofysische techniek genaamd röntgenkristallografie, Montoya en collega's hebben de hoge-resolutiestructuur van Cpf1 en Cas9 onthuld om hun werkingsmechanisme beter te begrijpen, inclusief de doel-DNA-herkenning en splitsing.

Voor de moleculair bioloog de belangrijkste conclusie van de studie is dat "volgens hun moleculaire eigenaardigheden, afhankelijk van het resultaat dat we willen bereiken na het bewerkingsproces (dat wil zeggen, of we een DNA-fragment willen inactiveren of invoegen in een regio van het genoom), sommige van deze moleculaire hulpmiddelen zijn misschien meer geschikt dan andere."

"Bij het knippen van het DNA, Cas9 genereert stompe uiteinden, waardoor dit eiwit meer geschikt is voor gen-inactivatie. In tegenstelling tot, Cpf1 produceert verspringende complementaire uiteinden, waardoor het handiger is om een ​​DNA-fragment in te voegen, " voegt Montoya toe.

Hij voegt toe, "Het is essentieel om het gedetailleerde apparaat van deze ingewikkelde moleculaire scalpels te onthullen, niet alleen om hun werkingsmechanisme te begrijpen, maar ook om rationeel veiligere en effectievere genoombewerkingstools te ontwerpen die zowel voor klinische of biotechnologische toepassingen als voor synthetische biologie kunnen worden gebruikt."