Dans une première pour l’ensemble d’outils génétiques connu sous le nom de CRISPR, une protéine récemment découverte s’est avérée agir comme une sorte de système d’autodestruction polyvalent pour les bactéries, capable de dégrader l’ARN easy brin, l’ADN uncomplicated brin et l’ADN double brin. Avec ses capacités à cibler autant de styles de matériel génétique, la découverte offre un potentiel pour le développement de nouveaux checks de diagnostic à domicile peu coûteux et très sensibles pour un huge éventail de maladies infectieuses, notamment le COVID-19, la grippe, Ebola et Zika, selon aux auteurs d’une nouvelle étude dans la revue Nature.
À l’aide d’une system d’imagerie à haute résolution appelée cryo-EM, l’équipe a découvert que lorsque cette protéine, nommée Cas12a2, se lie à une séquence spécifique de matériel génétique d’un virus potentiellement dangereux, appelé ARN cible, une partie latérale de Cas12a2 bascule vers révéler un internet site actif, semblable à un couteau à cran d’arrêt à ressort ouvert. Ensuite, le web page actif commence à couper sans discernement tout matériel génétique avec lequel il entre en make contact with. Les chercheurs ont découvert qu’avec une seule mutation de la protéine Cas12a2, le web-site actif ne dégrade que l’ADN easy brin, une caractéristique particulièrement utile pour développer de nouveaux diagnostics adaptés à un big éventail de virus.
Un test basé sur cette technologie pourrait théoriquement combiner les meilleures caractéristiques des assessments basés sur la PCR qui détectent le matériel génétique d’un virus (haute sensibilité, haute précision et capacité à détecter une infection energetic) avec les meilleures caractéristiques des checks de diagnostic rapides à domicile (peu coûteux à produire sans nécessiter d’équipement de laboratoire spécialisé). Il serait également facilement adaptable à tout nouveau virus à ARN.
Un tel diagnostic nécessiterait toujours un travail séparé et impliquerait probablement la collecte de salive ou d’un échantillon nasal d’un client à mélanger avec la protéine Cas12a2 modifiée de l’équipe, le morceau d’ARN guide qui agit comme un mugshot pour identifier un virus spécifique, et une sonde fluorescente conçu pour s’allumer lorsque son ADN straightforward brin est coupé.
CRISPR est le nom d’un ensemble d’outils qui se produisent naturellement dans les bactéries, mais que les scientifiques ont adaptés pour être utilisés dans l’édition de gènes. Il s’agit de la première protéine CRISPR qui s’est avérée capable de dégrader un si massive éventail de matériel génétique.
“Cas12a2 saisit essentiellement les deux extrémités de la double hélice d’ADN et la plie très étroitement”, a déclaré Jack Bravo, boursier postdoctoral à l’UT Austin et co-leading auteur de l’article. “Et ainsi, l’hélice au milieu s’ouvre, puis cela permet à ce web-site actif de détruire les morceaux d’ADN qui deviennent monocaténaires. C’est ce qui rend Cas12a2 différent de tous les autres systèmes de ciblage d’ADN.”
Le co-auteur correspondant de l’article est Ryan Jackson et le co-leading auteur Thomson Hallmark, tous deux de l’Utah State University. Les autres co-auteurs sont Bronson Naegle de l’État de l’Utah et Chase Beisel du Helmholtz Centre for An infection Investigate et de l’Université de Würzburg en Allemagne.
Les données structurelles ont été recueillies à l’aide des installations cryo-EM du laboratoire de biologie structurale Sauer de l’Université du Texas à Austin.
Taylor, Bravo, Hallmark et Jackson sont les inventeurs d’une demande de brevet couvrant les modifications de la protéine Cas12a2 qui lui permettent de couper uniquement l’ADN uncomplicated brin et pour son utilisation dans le diagnostic. Le bureau de commercialisation de la technologie de l’UT Austin gère la propriété intellectuelle et s’efforce de trouver des partenaires industriels qui peuvent aider à réaliser le potentiel de la technologie.
Ce travail a été soutenu en partie par l’Institut nationwide des sciences médicales générales des Instituts nationaux de la santé, l’Agence fédérale allemande pour l’innovation disruptive, la Fondation Welch et la Fondation Robert J. Kleberg, Jr. et Helen C. Kleberg. David Taylor est un boursier CPRIT soutenu par le Most cancers Prevention and Study Institute du Texas.
Un report complémentaire dans le même numéro de Mother nature décrit les fonctions biologiques de Cas12a2, tandis que l’article décrit dans ce communiqué de presse décrit les mécanismes par lesquels la protéine les accomplit.