Hybrid-Protein-Tools, entwickelt für das Schneiden und Editieren von Genen

Hybrid-Protein-Tools, entwickelt für das Schneiden und Editieren von Genen
Hybrid-Protein-Tools, entwickelt für das Schneiden und Editieren von Genen
Anonim

Ein Forscherteam der Iowa State University hat eine Art von Hybridproteinen entwickelt, die doppelsträngige DNA-Brüche an bestimmten Stellen in lebenden Zellen verursachen können, was möglicherweise zu besseren Genersatz- und Geneditierungstherapien führt.

Bing Yang, Assistenzprofessor für Genetik, Entwicklung und Zellbiologie, und seine Kollegen entwickelten das Hybridprotein, indem sie Teile von zwei verschiedenen Bakterienproteinen zusammenfügten. Einer wird als TAL-Effektor bezeichnet, der dazu dient, die spezifische Stelle auf dem Gen zu finden, die geschnitten werden muss, und der andere ist ein Enzym namens Nuklease, das die DNA-Stränge schneidet.

Yang hofft, dass die Forschung dazu führen wird, Genome zu modifizieren, indem defekte oder unerwünschte Teile der DNA herausgeschnitten oder defekte oder unerwünschte Gensegmente durch ein funktionierendes Stück Ersatz-DNA ersetzt werden – ein Prozess, der als homologe Rekombination bezeichnet wird.

Yang sagt, dass seine Hybridproteine ​​so konstruiert werden können, dass sie bestimmte Abschnitte der DNA in jeder Art von Organismus lokalisieren.

"Dieser Durchbruch könnte es schließlich ermöglichen, pflanzliche, tierische und sogar menschliche Genome effizient zu modifizieren", sagte Yang. "Es sollte bei einer Reihe von Organismen wirksam sein."

Die Proteine ​​wirken, indem sie an das spezifische DNA-Segment binden, das der Forscher verändern möchte. Yangs Proteine ​​tun dies, indem sie die DNA-Sequenz lesen und den spezifischen Bereich finden, der geschnitten werden soll.

Sobald das Protein an der richtigen Stelle an die DNA bindet, schneidet die andere Hälfte von Yangs Protein die doppelsträngige DNA.

Schlechte oder unerwünschte DNA kann reseziert (entfernt) und gute oder wünschenswertere DNA kann eingeführt werden. Wenn die DNA heilt, wird die gute DNA in das Gen aufgenommen.

Yang begann seine Forschung vor etwa einem Jahr, nachdem er die Forschungsergebnisse von Adam Bogdanove, außerordentlicher Professor für Pflanzenpathologie an der ISU, gesehen hatte, die zeigten, dass TAL-Effektoren einen sehr einfachen Code verwenden, um an eine bestimmte DNA-Sequenz zu binden.

Diese Entdeckung erlaubte Yang, genau vorherzusagen, wo die TAL-Effektornuklease an die DNA binden wird, um den Schnitt zu machen.

Eine andere Studie hatte ähnliche Ergebnisse.

Das Konzept wurde auch von Bogdanove und Dan Voytas, Mitarbeitern in Genetik, Entwicklung und Zellbiologie am Bundesstaat Iowa und Direktor des Zentrums für Genome Engineering an der University of Minnesota, Twin Cities, bewiesen.

Der TAL-Effektor-Nuklease-Ansatz verbessert die derzeit verfügbaren Werkzeuge zur Genommodifikation. Es sollte laut Yang schneller und kostengünstiger sein, TAL-Effektor-Nukleasen herzustellen, und sie einfacher zu gest alten, um spezifische DNA-Sequenzen zu erkennen.

Yangs Ergebnisse erschienen kürzlich in der Online-Version der Zeitschrift Nucleic Acids Research. Die Studie von Voytas und Bogdanove ist kürzlich auch in der Zeitschrift Genetics erschienen.

Voytas und Bogdanove konnten auch zeigen, dass der TAL-Effektorteil des Hybridproteins angepasst werden kann, um auf neue DNA-Sequenzen abzuzielen.

Yangs Team umfasst Ting Li, wissenschaftliche Hilfskraft; Sheng Huang, Postdoktorand; David Wright, assoziierter Wissenschaftler; und Martin Spalding, Professor und Vorsitzender; die gesamte Abteilung für Genetik, Entwicklung und Zellbiologie im Bundesstaat Iowa; Wen Zhi Jiang, wissenschaftlicher Mitarbeiter; und Donald Weeks, Professor; beide von der University of Nebraska, Lincoln.

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