צוות INRS מגלה משפחה חדשה של אנזימים המסוגלים לגרום לחתכים ממוקדים ב- DNA חד-גדילי.
לפני מספר שנים הופעת הטכנולוגיה המכונה CRISPR הייתה פריצת דרך גדולה בעולם המדע. CRISPR, שפותח מתוך נגזרת של מערכת החיסון של חיידקים, מאפשר לחתוך גדילים כפולים של נוקלאוטידים בחומצה deoxyribonucleic (DNA). זה מאפשר לשנות באופן ספציפי גן ממוקד בתאים צמחיים, בעלי חיים ואנושיים. בסופו של דבר, CRISPR הפכה לשיטה מועדפת בחיפוש אחר טיפולים למחלות נרכשות או תורשתיות.
לאחרונה, פרופסור פרדריק ויירייר במכון הלאומי דה לה שרצ'ה סיינפיק (INRS) וצוותו פיתחו כלי גנטי חדש המבוסס על משפחה של אנזימים ספציפיים הנקראים SSN המאפשר להביא לחתכים ממוקדים באופן בלעדי ב- DNA חדרי יחיד.
תוצאות עבודתם פורסמו לאחרונה בכתב העת תקשורת טבע. פריצת דרך עיקרית זו שופכת אור על מנגנון גנטי מכריע שיכול לחולל מהפכה של ריבוי של יישומי ביוטכנולוגיה.
סוג של DNA עם תפקיד מפתח
DNA חד-גדילי נפוץ פחות מ- DNA עם גדילים כפולים. לעתים קרובות הוא נמצא בנגיפים מסוימים וממלא תפקיד מפתח בתהליכים ביולוגיים מסוימים, כגון שכפול או תיקון תאים. DNA חד-גדילי משמש גם בטכנולוגיות רבות (רצף, עריכת גנים, אבחון מולקולרי, ננו-טכנולוגיה).
נכון להיום, שום אנדונוקליז-אנזים המחתוך את ה- DNA-תואר כמיקוד בלעדי לרצף DNA חד-גדילי, שהיוו מחסום לפיתוח טכנולוגיות על בסיס סוג זה של DNA.
כעת, לראשונה במעבדה, הצוות של פרופסור ויייר זיהה משפחה של אנזימים המסוגלים לחתוך רצף ספציפי ב- DNA חד-גדילי: משפחת אנדונוקליזות SSN.
כדי להשיג זאת, צוות המחקר במרכז המחקר Santé Biotechnologie של INRS, איפיין לראשונה משפחה חדשה של אנדונוקליזות חלק מהסופר-משפחתית של Giy-yig שנקראת SSN. ליתר דיוק, החוקרים התמקדו באחד מהאנזימים הללו בחיידק Neisseria meningitidis, הידוע גם בשם Meningococcus. האנזים הממוקד במחקר הוא קריטי להחלפה ושינוי של חומר גנטי, המשפיע על ההתפתחות.
בלימודו מצאנו שהוא מכיר ברצף ספציפי שנמצא במקרים רבים בגנום שלו וממלא תפקיד מפתח בטרנספורמציה הטבעית של החיידק. אינטראקציה זו משפיעה ישירות על הדינמיקה של הגנום החיידקי. "
פרופסור Veyrier, מומחה בבקטריולוגיה גנומית ואבולוציה
בנוסף לגילוי בסיסי זה, מדעני המחקר של INRS זיהו אלפי אנזימים דומים אחרים. "הדגמנו שהם מסוגלים לזהות ולחתוך באופן ספציפי רצף DNA חד-גדילי משלהם. לאלפי אנזימים יש אפוא נכס זה עם הספציפיות שלהם", מוסיף אלכס ריברה-מילוט, עמית פוסט-דוקטורט בצוות של פרופסור ויייר ומחבר המחקר השותף.
יצירות אמנות המתארות רצפים שונים של DNA חד-גדילי שנסגרו על ידי הומולוגים חיידקיים מובחנים של משפחת האנזים SSN הרומן.
נכס בלתי ניתן להכחשה למחקר בריאות
תוצאות אלה, המייצגות כלי חדש לזיהוי DNA והחלפת DNA, הן משמעותיות. הם סוללים את הדרך ליישומים חדשים רבים בביולוגיה ורפואה. מצד אחד, הבנת מנגנון זה עשויה לעזור לשלוט טוב יותר על החיידקים המדוברים והזיהומים הנלווים אליו.
מצד שני, גילוי אנזימים הספציפיים ל- DNA חד-גדילי מאפשר לפתח כלי מניפולציה גנטיים מדויקים ויעילים יותר. זה יכול לשפר שיטות לעריכת גנים, גילוי DNA ואבחון מולקולרי. ניתן להשתמש באנזימים אלה גם כדי לאתר ולתפעל DNA ביישומים רפואיים ותעשייתיים שונים, כמו גילוי פתוגן או מניפולציה גנטית למטרות רפואיות וטיפוליות.
כל הדרכים הללו מבטיחות הבטחה משמעותית לטיפול בבעיות בריאות רבות. נכון לעכשיו, יש פטנט שעומד לתוצאות של עבודה זו.
