Ақпарат

Рибонуклеаза көмегімен вирустардың РНҚ-сын жою


Тек белгілі бір РНҚ-ны (вирустар сияқты) жою үшін кейбір рибонуклеазаны жобалау мүмкін бе деп ойлаймын. Содан кейін, егер вирус жұқтыруға тырысса, оның РНҚ-сы кесіледі.

Немесе, Рибонуклеазаны жасаудың орнына, біз қолайлы мРНҚ құрастыра аламыз және қалғанын жасуша жасай аламыз.

Бұл мүмкін бе?


Адам ағзасы мұны өз бетінше жасайды. Біз әртүрлі РНҚ-ларды экспрессиялаймыз, олардың кейбіреулері арнайы вирусқа қарсы немесе бактерицидтік рөлдерге ие болып көрінеді.

(Бұл РНҚ-ның белсенділігіне де, РНҚ қорытылуына тәуелсіз белоктардың биохимиялық қасиеттеріне де байланысты сияқты)


CRISPR/cas бактерияларда дәл осы мақсат үшін қолданылады. CRISPR массивінде вирустың ДНҚ-сын немесе РНҚ-сын ыдырату үшін әртүрлі кас-нуклеазаларды құрайтын бактериофагтардың тізбектері бар.


Жасушадан тыс рибонуклеаза генінің экспрессиясы төзімділікті арттырады Қияр мозаикалық вирусы темекіде

Апопласт өсімдіктерді қоздырғыштардан қорғауда маңызды рөл атқарады. Кейбір жасушадан тыс PR-4 ақуыздары рибонуклеаза белсенділігіне ие және патогендік саңырауқұлақтардың өсуін тікелей тежей алады. Жасушадан тыс РНҚ-лар өсімдіктерді РНҚ геномдары бар кейбір вирустардан қорғай алады. Дегенмен, көптеген өсімдік RNase көп функциялы және олардың рибонуклеолитикалық белсенділігі мен вирусқа қарсы қорғаныс арасындағы тікелей байланысты әлі де нақтылау қажет. Бұл зерттеуде біз қарсылықты бағаладық Nicotiana tabacum қарсы өсімдіктен тыс бір тізбекті жасушадан тыс RNase экспрессиясы бар өсімдіктер Қияр мозаикалық вирусы.

Нәтижелер

Бақыланатын трансгенді емес өсімдіктерде егілгеннен кейін 10 күннен кейін ауыр мозаикалық белгілер мен жиырылуы байқалды. Қияр мозаикалық вирусы (CMV), ал мұндай ауру белгілері RNase генін білдіретін трансгенді өсімдіктерде басылған. Western blot талдауында бақылау өсімдіктерінің егілмеген жоғарғы жапырақтарында вирустың көбеюі байқалды, ал трансгенді өсімдіктерде вирус деңгейі өте төмен болды. Бұл нәтижелер ЦМВ-ға төзімділіктің гетерологиялық RNase генінің экспрессиясы арқылы жоғарылағанын көрсетеді.

Қорытынды

Біз бұрын гетерологиялық РНазды экспрессиялайтын темекі өсімдіктерінің темекі мозаикалық вирусына жоғары төзімділігімен сипатталатынын көрсеттік. Бұл зерттеуде біз жасушадан тыс RNase белсенділігінің жоғарылауы басқа геномдық ұйымы және өмірлік циклі бар вирусқа төзімділіктің жоғарылауына әкелетінін көрсеттік. Осылайша, өсімдіктің апопластикалық РНазаларының патогенді экспрессиясы РНҚ геномдары бар вирустарға қарсы спецификалық емес төзімділікті арттыруы мүмкін деген қорытындыға келдік.


RNase ластануының көздері

РНазалар прокариоттардан эукариоттарға дейінгі барлық жасуша түрлерінде және организмдерде кездеседі. Бұл ферменттер әдетте өте жоғары спецификалық белсенділікке ие, яғни РНҚ үлгісіндегі аздаған ластану мөлшері РНҚ-ны жою үшін жеткілікті. Әдеттегі зертханада RNase ластануының негізгі көздеріне мыналар жатады:

  • Тәжірибеде қолданылатын сулы ерітінділер, реактивтер
  • Қоршаған орта көздерінен (зертханалық беттер, тамшуырлардан шыққан аэрозольдер, қолмен жабылмаған қолдар және т.б.) RNase әсері.
  • Ластанған реагенттер

Пикорнавирустық РНҚ вирионды жабу және жасушалық және модельдік мембраналар арқылы тасымалдау кезінде рибонуклеаза арқылы бөлінуден қорғалған.

Пикорнавирустар - рецепторлық эндоцитоз арқылы жасушаларға енетін конвертсіз РНҚ вирустары. Оларда конверт жоқ болғандықтан, пикорнавирустар инфекцияны бастау үшін өздерінің РНҚ геномдарын эндоцитарлы везикуланың мембранасы арқылы цитоплазмаға жеткізу қиынға соғады. Қазіргі уақытта геномды босату және мембраналар арқылы транслокациялау механизмі әлі де аз зерттелген. Энтеровирус тұқымдасының ішінде полиовирус, 2 риновирус және риновирус 16 олардың геномдарын вирустық индукцияланған тері тесігі арқылы зақымданбаған эндосомалық мембраналар арқылы шығару ұсынылды, ал бір зерттеу риновирус 14 эндосомалық мембраналар бұзылғаннан кейін өзінің РНҚ-сын шығарады деп ұсынды. Алыс туысқан афтовирус тұқымдасы үшін (мысалы, аусыл вирустары және жылқының А риниті вирусы) эндосомалардың қышқылдануы вирионның пентамерлерге ыдырауына және вирустық РНҚ эндосоманың люменіне шығарылуына әкеледі, бірақ РНҚ-ның везикулярлық мембранадан қалай өтетіні туралы егжей-тегжейлі мәліметтер жоқ. Дегенмен, соңғы зерттеулер афтовирус РНҚ-сы бұзылмаған бөлшектерден босатылады және пентамерлерге диссоциация кеш оқиға болуы мүмкін деп болжайды. Бұл зерттеуде біз рецептормен безендірілген липосома үлгісін пайдалана отырып, полиовирустың геномының транслокациясының RNase A сезімталдығын және полиовирус инфекциясының және жылқы ринит А вирусының біріктірілген RNase A-ға сезімталдығын зерттедік. Біз полиовирус геномының транслокациясы болып табылатынын көрсетеміз. RNase A-ға сезімтал емес және липосома үлгісіндегі ортаға аз немесе мүлдем бөлінбейді. Сондай-ақ, біз инфекциялық полиовирус пен жылқы ринит А вирусы үшін біріктірілген RNase A арқылы төмендемейтінін көрсетеміз. Бұған қоса, біз инфекцияға әкелетіндері ғана емес, жасушаларға енгізілген барлық полиовирус геномдары RNase A-дан қорғалғанын көрсетеміз. Бұл нәтижелер вирустық ақуыздар мен жасушалық мембраналарды қамтитын вирустық РНҚ жеткізудің нақты үйлестірілген, бағытталған үлгісін қолдайды.

Мүдделер қақтығысы туралы мәлімдеме

Мен журналдың саясатын оқыдым және осы қолжазба авторларының мынадай бәсекелес мүдделері бар: Эйлин Сан қазір Aspyrian Therapeutics үшін жұмыс істейді.

Фигуралар

1-сурет. Субтомограммалар арқылы кесінді…

1-сурет. Жылытылған вирус-рецептордың криоэлектронды томографиялық реконструкциясынан алынған субтомограммалар арқылы кесінді…

2-сурет. Құрамында флуоресцентті бояуы бар рецепторлармен безендірілген липосомалар…

2-сурет. Флуоресцентті бояуы бар рецепторлармен безендірілген липосомалар PV РНҚ бөлінуін анықтайды.

3-сурет. PV инфекциялық және РНҚ тұтастығы…

3-сурет. PV жұқпалылығы мен РНҚ тұтастығына жоғары ... әсер етпейді.

4-сурет. PV инфекциясы әсер етпейді…

4-сурет. PV жұқпалылығына RNase A-ның ковалентті байланысы әсер етпейді...

5-сурет. ERAV RNase-мен бірге ішкілендірілген…

5-сурет. ERAV RNase A-мен бірге ішке енеді, бірақ инфекциялық қабілеті бұзылмайды.


Cas13 көмегімен РНҚ вирустарын бағдарламаланатын тежеу ​​және анықтау

CRISPR эффекторы Cas13 бір тізбекті РНҚ (ssRNA) вирустары үшін тиімді вирусқа қарсы құрал болуы мүмкін, себебі ол өзінің CRISPR РНҚ-сына (crRNA) комплементарлы РНҚ-ларды бағдарламаланған түрде бөледі. Мұнда біз адамдарды жұқтыруы мүмкін жүздеген ssRNA вирустық түрлерінің мыңдаған әлеуетті Cas13 crRNA мақсатты учаскелерін есептеу арқылы анықтаймыз. Біз Cas13-тің үш түрлі ssRNA вирусына: лимфоцитарлы хориоменингит вирусына (LCMV) А тұмауы вирусына (IAV) және везикулярлы стоматит вирусына (VSV) қарсы күшті белсенділігін тәжірибе жүзінде көрсетеміз. Осы вирусқа қарсы белсенділікті Cas13 негізіндегі диагностикамен біріктіре отырып, біз Cas13 көмегімен вирустық экспрессияны және оқуды шектеуді (CARVER) әзірлейміз, ол вирустық РНҚ-ны анықтау және жою үшін Cas13-ті қолданатын түпкілікті платформа. Консервация және мақсатты РНҚ нуклеотид мазмұны Cas13 вирусқа қарсы белсенділігіне қалай әсер ететінін бағалау үшін LCMV геномы бойындағы жүздеген crRNA-ны одан әрі скринингтен өткіземіз. Біздің нәтижелеріміз Cas13-ті ssRNA вирустарының кең ауқымын және жылдам диагностикалық және вирусқа қарсы препараттарды жасау үшін CARVER-тің әлеуетті кең қолданбалы құралын мақсатты пайдалану үшін қолдануға болатындығын көрсетеді.

Түйін сөздер: Arenavirus CRISPR Cas13 Cas13 негізіндегі анықтау РНҚ кедергісі РНҚ вирустары вирусқа қарсы crRNA дизайн тұмау вирусының мультиплексирлеуі.

Copyright © 2019 Авторлар. Elsevier Inc. басып шығарған. Барлық құқықтар қорғалған.

Фигуралар

Сурет 1.. Потенциалды Cas13 мақсатты сайттары…

Сурет 1.. Потенциалды Cas13 мақсатты сайттары вирустық геномдарда көп

2-сурет.. Cas13… деңгейлерін тиімді төмендетеді.

Сурет 2.. Cas13 сүтқоректілердің жасушаларындағы вирустық РНҚ деңгейін тиімді төмендетеді

Сурет 3.. Cas13 мақсатты сайттарын анықтау…

3-сурет.. Cas13 мақсатты учаскелерін және crRNA жобалау критерийлерін анықтау

4-сурет.. Мультиплекстеу арқылы жақсартылған Cas13 негізіндегі вирусқа қарсы препараттар…

Сурет 4.. Мультиплекстеу және жұптастырылған диагностика арқылы жақсартылған Cas13 негізіндегі вирусқа қарсы препараттар

(A) Қалыпты vRNA деңгейлерін салыстыру…

Сурет 5.. Cas13 негізіндегі жақсартуға арналған қосымша ойлар…

Сурет 5.. Cas13 негізіндегі вирусқа қарсы препараттарды жақсартуға арналған қосымша ойлар


Автор туралы ақпарат

Филиалдар

Генетика, жасуша биологиясы және дамуы департаменті, Миннесота университеті, Сент-Пол, MN, АҚШ

Эван Э. Эллисон, Мария Елена Гамо және Дэниел Ф. Войтас

Дәл өсімдіктер геномикасы орталығы, Миннесота университеті, Сент-Пол, MN, АҚШ

Эван Э. Эллисон, Мария Елена Гамо және Дэниел Ф. Войтас

Геномдық инженерия орталығы, Миннесота университеті, Сент-Пол, MN, АҚШ

Эван Э. Эллисон, Мария Елена Гамо және Дэниел Ф. Войтас

Өсімдіктер және микробтар биологиясы магистратура бағдарламасы, Миннесота университеті, Сент-Пол, MN, АҚШ

Өсімдіктер биологиясы бөлімі және геном орталығы, биологиялық ғылымдар колледжі, Калифорния университеті, Дэвис, Дэвис, Калифорния, АҚШ

Уграппа Нагалакшми, Пин-жуи Хуанг және Савитрамма Динеш-Кумар

Сондай-ақ бұл авторды PubMed Google Scholar қолданбасында іздеуге болады

Сондай-ақ бұл авторды PubMed Google Scholar қолданбасында іздеуге болады

Сондай-ақ бұл авторды PubMed Google Scholar қолданбасында іздеуге болады

Сондай-ақ бұл авторды PubMed Google Scholar қолданбасында іздеуге болады

Сондай-ақ бұл авторды PubMed Google Scholar қолданбасында іздеуге болады

Сондай-ақ бұл авторды PubMed Google Scholar қолданбасында іздеуге болады

Үлестер

Е.Е.Е. зерттеуді құрастырды, M.E.G. көмегімен эксперименттер жасады, деректерді талдады және қолжазбаны жазды. тРНҚ-мен жұмысты U.N. және P.-J.H. D.F.V. және С.Д.-К. зерттеулерге жетекшілік етіп, қолжазбаны жазуға көмектесті.

Корреспондент автор


АНГИОГЕНИНДЕР

Эозинофил RNases сияқты, ангиогенин RNase A генінің отбасы мүшесі ретінде сәйкестендірілмес бұрын анықталған және айтарлықтай сипатталған [67]. Оның аминқышқылдарының реттілігі анықталғаннан кейін ангиогенин (сонымен қатар RNase 5 ретінде белгілі) екі гистидинді, бір лизинді каталитикалық триаданы, CKXXNTF белгісін және RNase A генінің ұлғаю генінің суперфамилиясының мүшелеріне тән жұпталған цистеиндерді бөлісетіні анық болды. Ангиогенин тізбегі де жылдам әртараптандырудың тақырыбы болды [68], және жақында, төменгі омыртқалылар тізбегінің дәлелдеріне сүйене отырып, Чо және әріптестері [41] төрт жұпталған цистеинге қарағанда үшеуі бар ангиогенин неғұрлым ежелгі түрін білдіреді деп болжады. RNase A RNase тектерінің.

Адам геномында бір функционалды ангиогенин гені және тышқанда алты ген бар. Тінтуірдің ангиогенинінің алты генінің ішінде Хупер және оның әріптестері [20] тінтуірдің ангиогенині 4 Панет жасушаларында экспрессияланатынын және арнайы ішек микробтарына қарсы күтпеген бактерицидтік белсенділікке ие екенін анықтады.5-сурет). Әрі қарай бағалаудан кейін авторлар тышқан ангиогенин 1 мен адамның ангиогенинінің де микробқа қарсы белсенділік танытатынын, колониялар санының 100 есе азайғанын анықтады. S. pneumoniae және Candida albicans рекомбинантты ақуыздың төмен микромолярлық концентрациясына жауап ретінде байқалады. Бір қызығы, Авдеева мен оның әріптестері [21] жақында рекомбинантты адам ангиогенинінің коммерциялық препаратының альбуминді бақылаудан тиімдірек емес екенін хабарлады. S. pneumoniae немесе C. albicans. Бұл керемет сәйкессіздіктің себебі бірден байқалмайды және қосымша эксперименттік түсіндіруді қажет етеді, дегенмен бұл патогеннің S. pneumoniae, оның жуғыш зат арқылы болатын лизиске (өттің ерігіштігі сынағы немесе 2% натрий дезоксихолатына) сезімталдығымен әдеттегідей анықталады және оның культурадағы өсуі жуғыш затты ластаушы заттардың айтарлықтай аз мөлшерімен тежелуі мүмкін.


РНҚ вирустары қалай көшіріледі: жасуша мембраналарында вирустық репликация зауыттарын құру үшін жасушалық ферментті ұрлайды.

Нихал Алтан-Боннет, Ньюарктағы Ратгерс университетінің жасуша биологиясы кафедрасының доценті және оның зерттеу тобы РНҚ (рибонуклеин қышқылы) вирустары және олардың өзін-өзі көбейту жолдары туралы маңызды жаңа жаңалық ашты.

Кейбір РНҚ вирустары – полиовирус, С гепатиті вирусы және коксаки вирусы – және мүмкін, вирустардың көптеген басқа отбасылары белгілі бір липидпен байытылған репликация фабрикаларын құру үшін олардың негізгі жасушасынан ферментті алу арқылы көшіріледі, деп түсіндіреді Алтан-Боннет. Липидті - фосфатидилинозитол-4-фосфатты (Pl4P) қоспағанда, бұл РНҚ вирустары өздерінің вирустық РНҚ-сын синтездеуге және репликациялауға қабілетті емес. Жасуша мембраналарының негізгі құрылымдық компоненттері, липидтер көбінесе белоктар үшін сигналдық молекулалар және қондыру орындары ретінде қызмет етеді.

Вирустың репликациясы - вирус бөлшектерінің қабылдаушы жасуша ішінде өздерінің жаңа көшірмелерін жасау процесі. Содан кейін бұл көшірмелер басқа жасушаларды жұқтыруы мүмкін. РНҚ вирусы – генетикалық материалы ретінде ДНҚ емес, РНҚ бар вирус. Адамның көптеген қоздырғыштары РНҚ вирустары, соның ішінде SARS вирусы, Батыс Ніл вирусы, ВИЧ және Алтан-Боннет зерттеген вирустар.

2010 жылғы 28 мамырдағы санында хабарланғандай жасуша, Алтан-Боннет және оның зерттеушілері алғаш рет кейбір РНҚ вирустары PI4P липидтерімен толтырылған жасуша мембранасындағы репликация бөлімін жасау үшін жасушалық ферментті басқаратынын анықтады. Бұл липидтер, өз кезегінде, РНҚ вирустарына репликацияға қажетті ферменттерді тартуға және ынталандыруға мүмкіндік береді. Инфекцияланбаған жасушаларда PI4P липидтерінің деңгейі төмен деңгейде сақталады, бірақ вирусты жұқтырған жасушаларда бұл деңгейлер күрт артады. Алтан-Боннет пен оның әріптестерінің тұжырымдары әртүрлі вирустық инфекциялардың таралуын болдырмаудың бірнеше мүмкіндіктерін ашып қана қоймайды, сонымен қатар жасушалық деңгейде РНҚ синтезінің реттелуіне және кейбір қатерлі ісіктердің дамуы туралы жаңа жарықтандыруға көмектесуі мүмкін.

«Вирустың мақсаты - өзін-өзі көбейту», - деп атап өтті Алтан-Боннет. «Репликациялау машиналары жұмыс істеуі үшін вирус негізгі ферментті негізгі жасушадан ұрлау арқылы жасайтын тамаша липидті ортаны жасауы керек».

Алтан-Боннет және оның командасы сондай-ақ жасушалық ферментті (фосфатидилозитол-4-киназа III бета) ұстап тұратын және қабылдайтын вирустық ақуызды (полиовирус және коксаки вирусы инфекцияларындағы 3A ақуызы деп аталатын) анықтай алды. Сонымен қатар, оның зертханасы ұрланған кезде жасушалық ферменттің белсенділігін тежейтін препаратты енгізу арқылы репликация процесіне кедергі жасай алды. Вирустың репликациясын болдырмауға арналған дәрілік терапия сонымен қатар ферментті ұрлауды болдырмауға бағытталған болуы мүмкін.

Бұл ферментті ұрлап алғаннан кейін, жасушалардың секреторлық жолын, яғни ақуыздарды жасушаның сыртына жылжытатын процесті қалыпты жұмыс істеуіне жол бермейді. Көптеген жағдайларда бұл процестің кедергісі жасушаның баяу өлуіне әкелуі мүмкін, бұл коксаки вирусын жұқтырғандардағы жүрек және тамырлық асқынулар және полиовируспен ауыратындарда неврологиялық зақымдану сияқты мәселелерге әкеледі.

Алтан-Боннет және оның командасы жақында табылған мәліметтерді пайдалана отырып, енді басқа вирустардағы PI4P тәуелділігін, сондай-ақ басқа липидтердің әртүрлі вирус отбасыларында атқаратын рөлін зерттеуді жоспарлап отыр. Мысалы, SARS вирусы оның репликациясы үшін липидтерге бай ортаны да қажет етеді, сондықтан оның зертханасы қазір вирустың репликациясы үшін қандай липид қажет екенін анықтау үшін SARS зерттеушілерімен жұмыс істеуде. Сонымен қатар, олар жасушалардағы РНҚ синтезін реттеудегі липидтердің рөлін зерттейді, бұл қатерлі ісік кезінде пайда болатын кейбір жасушалық мутациялар туралы жаңа түсінік береді.

«Жасуша процестері туралы білетініміздің көпшілігі вирустарды зерттеуден алынғанын ескере отырып, біздің зерттеулеріміз жасушалардағы генетикалық материалдың экспрессиясын реттеудегі липидтердің жаңа рөлдері туралы түсінік бере алады», - деп атап өтті Алтан-Боннет.

Алтан-Боннеттің РНҚ репликациясын зерттеуі Ұлттық ғылым қоры мен Буш қорының гранттарымен қолдау тапты.

Оқиға көзі:

Материалдарды ұсынған Ратгерс университеті. Ескертпе: Мазмұн мәнер мен ұзындық бойынша өңделуі мүмкін.


RNase ластануының көздері

РНазалар прокариоттардан эукариоттарға дейінгі барлық жасуша түрлерінде және организмдерде кездеседі. Бұл ферменттер әдетте өте жоғары спецификалық белсенділікке ие, яғни РНҚ үлгісіндегі аздаған ластану мөлшері РНҚ-ны жою үшін жеткілікті. Әдеттегі зертханада RNase ластануының негізгі көздеріне мыналар жатады:

  • Тәжірибеде қолданылатын сулы ерітінділер, реактивтер
  • Қоршаған орта көздерінен (зертханалық беттер, тамшуырлардан шыққан аэрозольдер, қолмен жабылмаған қолдар және т.б.) RNase әсері.
  • Ластанған реагенттер

Ғалымдар адам жасушаларындағы вирустармен күресу үшін CRISPR бағдарламасын жасайды

CRISPR әдетте генетикалық ақауларды түзету немесе белгілі бір белгілерді жақсарту мақсатында ДНҚ өңдеуге арналған зертханалық құрал ретінде қарастырылады&mdash, бірақ механизм бастапқыда бактерияларда бактериофагтар деп аталатын вирустарды жою әдісі ретінде дамыды. Қазір ғалымдар адам жасушаларындағы вирустармен күресу үшін бұл қабілетті бейімдеудің жолын тапты.

Массачусетс технологиялық институтының және Гарвард университетінің Кең институтында Кэтрин Фрейже, Кэмерон Мирвольд және Пардис Сабети жақында жүргізген зерттеуінде және олардың әріптестері адамның эмбриональды бүйрек жасушаларында үш түрлі бір тізбекті РНҚ вирустарын нысанаға алу үшін CRISPR-қа қатысты ферментті бағдарламалады. (сондай-ақ адамның өкпе рагы жасушалары мен ит бүйрек жасушалары) in vitro өсіріледі және оларды ұсақтап, қосымша жасушаларды жұқтыруға қабілетсіз етеді. Егер одан әрі эксперименттер бұл процестің тірі жануарларда жұмыс істейтінін көрсетсе, бұл адамдардағы Эбола немесе Зика сияқты ауруларға жаңа вирусқа қарсы терапияға әкелуі мүмкін.

Вирустар ДНҚ және РНҚ, қос жіпті және бір тізбекті сияқты көптеген формаларда болады. Адамдарды жұқтыратындардың шамамен үштен екісі РНҚ вирустары болып табылады және олардың көпшілігінде бекітілген ем жоқ. Қолданыстағы терапиялар көбінесе вирустың репликациясына кедергі келтіретін шағын молекуланы пайдаланады&mdash, бірақ бұл тәсіл жаңадан пайда болған немесе тез дамып жатқан вирустар үшін жұмыс істемейді.

&ldquoCRISPR&rdquo бұрынғы бактериофагтық инфекциялардан кейін қалған бактериялық геномдардағы ДНҚ тізбегінің сериясын білдіреді. Бактериялар осы патогендермен қайта кездескен кезде, CRISPR-ассоциацияланған (Cas) ақуыздары деп аталатын ферменттер вирустағы осы тізбектерді танып, байланыстырады және оларды жояды. Соңғы жылдары зерттеушілер (соның ішінде зерттеудің бірлескен авторы Фэн Чжан) адам жасушаларында ДНҚ-ны кесіп, қою үшін Cas9 деп аталатын осындай ферментті қайта құрастырды. Фермент бағыттаушы РНҚ деп аталатын қысқа генетикалық тегпен байланысады, ол ферментті кесу үшін геномның белгілі бір бөлігіне бағыттайды. Алдыңғы зерттеулер Cas9 екі тізбекті ДНҚ вирустарының немесе репликация кезінде аралық сатыда ДНҚ өндіретін бір тізбекті РНҚ вирустарының репликациясын болдырмау үшін пайдаланылды. Адамдарды жұқтыратын РНҚ вирустарының аз ғана бөлігі осындай ДНҚ аралық өнімдерін шығарады&mdash, бірақ Cas13 деп аталатын басқа CRISPR ферментін бір тізбекті РНҚ вирустарын бөлуге бағдарламалауға болады.

&ldquoCas13 сияқты CRISPR жүйелері мен жүйелерінің жақсы жағы - олардың бактериялардағы бастапқы мақсаты бактериялардың вирустық инфекциясынан қорғау болды, сондықтан біз Cas13-ті бастапқы функциясына қайтарғымыз келді&mdashand және мұны сүтқоректілердің жасушаларындағы сүтқоректілердің вирустарына қолданғымыз келді,&rdquo - дейді Гарвардта вирусология бойынша докторант Фрейже. &ldquoCRISPR жүйелері CRISPR ақуызын мақсатқа арнайы бағыттау үшін бағыттаушы РНҚ-ға сүйенетіндіктен, біз оны бағдарламаланатын вирусқа қарсы құрал ретінде пайдаланудың тамаша мүмкіндігі деп көрдік.&rdquo

Фрейже және оның әріптестері Cas13-ті үш түрлі вирусқа: лимфоцитарлы хориоменингит вирусына (LCMV), А тұмауы вирусына (IAV) және везикулярлы стоматит вирусына (VSV) бағытталған етіп бағдарламалады. LCMV – РНҚ вирусы, көбінесе тышқандарды жұқтырады&mdash, бірақ ол Батыс Африкада кездесетін және зертханада зерттеуге әлдеқайда қауіпті Ласса қызбасын тудыратын вируспен бір отбасында. IAV - тұмауға қарсы кейбір вирусқа қарсы препараттар бар болса да, бұл тұмау вирусы, мұндай вирустар тез дамиды, сондықтан жақсырақ нұсқалар қажет. Соңында, VSV көптеген басқа бір тізбекті РНҚ вирустары үшін үлгі болып табылады.

Cas13 вирустарды жоюда қаншалықты тиімді екенін анықтау үшін зерттеушілер оны жұқтырған жасушалардан қаншалықты вирустық РНҚ бөлінетінін көру үшін диагностикалық құрал ретінде де пайдаланды. Олар қандай вирусты қарап жатқанына және уақыт нүктесіне байланысты РНҚ-ның екі еседен 44 есеге дейін төмендеуін көрді. Олар сондай-ақ босатылған РНҚ-ның жаңа жасушаларды қаншалықты жақсы жалғастыра алатынын және жұқтыра алатынын қарастырды. Көп жағдайда олар жұқпалылықтың 100 есе, ал кейбір жағдайларда Фрейженің айтуынша 300 еседен астам төмендегенін көрді. Нәтижелер 10 қазанда желіде жарияланды Молекулалық жасуша.

&ldquoНәтижелер өте әсерлі,&rdquo зерттеуге қатыспаған Монреальдағы МакГилл университетінің микробиология және иммунология бөлімінің еврей жалпы госпиталіндегі Леди Дэвис институтының профессоры Чен Лян дейді. Оның жеке зертханасы ДНҚ вирустарын залалсыздандыру үшін Cas9 ферментін қолданды. Тұжырымдама өте ұқсас, бірақ Cas13-тің бірнеше артықшылығы бар, дейді ол. Біріншіден, Cas13 бірнеше бағыттаушы РНҚ арқылы бір вирусты нысанаға алу үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл вирустың &ldquescapeін қиындатады.&rdquo Екіншіден, жаңа зерттеу сонымен қатар жасушаларды жұқтыру үшін қанша вирустық РНҚ қалғанын анықтау үшін Cas13 пайдаланды. Топтың қол жеткізген вирустық нокдаун мөлшері &ldquovery маңызды&rdquo дейді Лян. &ldquoЕгер сіз [осы] вирустардың үшеуін де нысанаға алып, инактивациялай алсаңыз, негізінен, кез келген вирусты инактивациялауға болады.&rdquo

Кез келген тәсіл сияқты, шектеулер бар. Олардың бірі - Cas13-ті тірі адамға вирусқа қалай жеткізуге болатыны туралы сұрақ, Лян атап өтті және зерттеушілер әлі жануарларға ешқандай зерттеулер жүргізген жоқ. Тағы бір факт - вирустар ақырында қарсылықты дамытады. Бірақ Cas13 бұл жерде артықшылығы бар: Cas9 вирустық ДНҚ-ны кескенде, сүтқоректілердің жасушалары оны қалпына келтіреді және вирустың төзімділігін арттыратын мутацияларды тудыруы мүмкін. Дегенмен Cas13 көмегімен бұл жасушаларда РНҚ-ны жөндеу және вирустың жойылуынан құтылуға көмектесетін қателер енгізу механизмі жоқ. Вирус төзімділік танытса да немесе жаңа вирус табылса да, әдісті тез бейімдеуге болады.

&ldquoБұл тәсілдің ең қызықты және қызықты нәрселерінің бірі - бағдарламалану,&rdquo Гарвардтың докторантурасының қызметкері Мирволд дейді. &ldquoБір вирус үшін мұны қалай жақсы істеу керектігін түсінгеннен кейін, басқа вирусқа қарсы тізбекті құрастыру қиын емес&mdasquo басқа вирусқа қарсы. Сонымен қатар, егер вирус өз ретін өзгертсе және вирустардың жасайтыны белгілі болса, эпидемия кезінде немесе терапияға жауап ретінде&mdashy сіз CRISPR РНҚ тізбегін өте оңай жаңартып, вирусқа ілесе аласыз.&rdquo

Фрейже келіседі. &ldquoБіз жүйені оңтайландырудың және оны тінтуір үлгілерінде сынаудың болашақ перспективаларына өте қуаныштымыз&rdquo ол. Терапевтикадан басқа, команда вирустардың қалай жұмыс істейтіні және олардың қалай репликацияланатынын және олардың геномдарының қай бөліктері ең маңызды екенін білуге ​​үміттенеді. Осындай тәсілдерді қолдана отырып, &ldquo сіз шынымен де осы вирустардың қандай бөліктері екенін және, ең бастысы, оларды шын мәнінде не таң қалдыратынын жақсырақ түсіне бастай аласыз.&rdquo


Бейнені қараңыз: Жалпы вирусология. Вирустар жүйеленуінің негіздері. Антибиотиктер. (Қаңтар 2022).