En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte están caracterizando un conjunto de herramientas moleculares para reescribir, no solo editar, grandes franjas de ADN de un organismo basadas en sistemas CRISPR-Cas asociados con «autostopistas» genéticos egoístas llamados transposones.

Los investigadores están estudiando y diseñando diferentes sistemas Type-IF CRISPR-Cas para agregar carga genética (hasta 10 000 letras de código genético adicionales) a la carga del transposón para realizar los cambios deseados en una bacteria, en este caso. E. coli.

Los hallazgos amplían la caja de herramientas CRISPR y podrían tener implicaciones significativas para manipular bacterias y otros organismos en un momento en que se requiere una edición flexible del genoma en la terapéutica, la biotecnología y una agricultura más sostenible y eficiente.

Las bacterias utilizan CRISPR-Cas como un sistema inmunitario adaptativo para resistir los ataques de enemigos como los virus. Estos sistemas han sido adaptados por científicos para eliminar o cortar y reemplazar secuencias de códigos genéticos específicos en una variedad de organismos. El nuevo hallazgo muestra que se pueden mover o agregar cantidades exponencialmente mayores de código genético, lo que podría aumentar la funcionalidad de CRISPR.

“En la naturaleza, los transposones han cooptado los sistemas CRISPR para moverse egoístamente por el genoma de un organismo para ayudarse a sí mismos a sobrevivir. Nosotros, a su vez, cooptamos lo que ocurre en la naturaleza al incorporar en los transposones un sistema CRISPR-Cas programable que puede mover la carga genética que diseñamos para realizar una función específica», dijo Rodolphe Barrangou, Todd R. Klaenhammer Profesor Distinguido de Alimentos, Bioprocessing and Nutrition Sciences en NC State y autor correspondiente de un artículo que describe la investigación.

«Usando este método, demostramos que podemos construir genomas cambiando piezas de ADN de hasta 10.000 letras», dijo Barrangou. “La naturaleza ya está haciendo esto: los datos bioinformáticos muestran ejemplos de hasta 100 000 letras genéticas que se mueven mediante sistemas CRISPR basados ​​en transposones, pero ahora podemos controlarlos y manipularlos con este sistema.

«Para completar la analogía del autoestopista, diseñamos al autoestopista para que traiga equipaje o carga específicos al automóvil para entregar algún tipo de carga útil cuando el automóvil llegue a su destino».

El estudio proporciona a los investigadores pruebas de la eficacia del método tanto in vitro en la mesa de trabajo como in vivo en E. coli. Los investigadores seleccionaron 10 transposones asociados a CRISPR diferentes para probar la eficacia del método. El enfoque funcionó con los 10 transposones, aunque variaron en efectividad según factores como la temperatura y el tamaño de la carga del transposón.

«Fue emocionante descubrir que todos los sistemas que probamos eran funcionales después de que los reconstruimos a partir de sus formas biológicas nativas en herramientas para la edición del genoma», dijo Avery Roberts, estudiante de posgrado de NC State y primer autor del estudio. «Hemos descubierto nuevas características de estos sistemas, pero es probable que surjan muchos conocimientos y aplicaciones más relevantes a medida que el campo se desarrolla a un ritmo rápido».

La investigación también mostró que el método se puede utilizar con diferentes transposones al mismo tiempo.

«En lugar de solo un gen, como es el caso con otros sistemas CRISPR, como el sistema Cas-9 de tipo II más conocido, podemos incorporar una vía completa para construir una amplia gama de funciones nuevas en un organismo , dijo Barrangou dijo. «En el futuro, esto podría significar, por ejemplo, dar a las plantas una resistencia más flexible a las enfermedades o la sequía».

«Estamos entusiasmados con estos resultados y vemos el potencial de aplicar estos sistemas recién descubiertos en cultivos para acelerar el desarrollo de variedades más resistentes y de mayor rendimiento», dijo Gusui Wu, director global de investigación de semillas de Syngenta Seeds.

Barrangou y Wu agregan que el trabajo en este estudio es un gran ejemplo de asociaciones público-privadas que impulsan el descubrimiento científico y capacitan a la fuerza laboral del mañana.

El papel aparece en Investigación de ácidos nucleicos. La financiación fue proporcionada por Syngenta Seeds. Los coautores del artículo incluyen al estudiante de posgrado de NC State Avery Roberts y al ex doctor de NC State. Alumno Mateo Nethery.

fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Carolina del Norte. Escrito originalmente por Mick Kulikowski. Nota: El contenido se puede editar por estilo y longitud.

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