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Pela primeira vez no conjunto de ferramentas genéticas conhecido como CRISPR, descobriu-se que uma proteína recentemente descoberta atua como uma espécie de sistema de autodestruição multifuncional para bactérias, capaz de degradar RNA de fita simples, DNA de fita simples e DNA de fita dupla. Com sua capacidade de atingir tantos tipos de material genético, a descoberta tem potencial para o desenvolvimento de novos testes de diagnóstico caseiro baratos e altamente sensíveis para uma ampla gama de doenças infecciosas, incluindo COVID-19, influenza, Ebola e Zika, de acordo com aos autores de um novo estudo na revista Natureza.
Usando uma técnica de imagem de alta resolução chamada cryo-EM, a equipe descobriu que quando essa proteína, chamada Cas12a2, se liga a uma sequência específica de material genético de um vírus potencialmente perigoso, chamado de RNA alvo, uma porção lateral de Cas12a2 oscila para fora para revelam um local ativo, semelhante a uma faca de canivete aberta. Então, o sítio ativo começa a cortar indiscriminadamente qualquer material genético com o qual entra em contato. Os pesquisadores descobriram que, com uma única mutação na proteína Cas12a2, o sítio ativo degrada apenas o DNA de cadeia simples – um recurso especialmente útil no desenvolvimento de novos diagnósticos sob medida para qualquer um de uma ampla gama de vírus.
Um teste baseado nesta tecnologia poderia, teoricamente, combinar as melhores características dos testes baseados em PCR que detectam o material genético de um vírus (alta sensibilidade, alta precisão e capacidade de detectar uma infecção ativa) com as melhores características dos testes rápidos de diagnóstico caseiro (barato para produzir sem a necessidade de equipamento de laboratório especializado). Também seria facilmente adaptável a qualquer novo vírus de RNA.
“Se algum novo vírus aparecer amanhã, tudo o que você precisa fazer é descobrir seu genoma e depois alterar o RNA guia em seu teste, e você terá um teste contra ele”, disse David Taylor, professor associado de biociências moleculares. na Universidade do Texas em Austin e co-autor correspondente do novo estudo.
Tal diagnóstico ainda exigiria um trabalho separado e provavelmente envolveria a coleta de saliva ou uma amostra nasal de um paciente para ser misturada com a proteína Cas12a2 modificada da equipe, o pedaço de RNA guia que age como um mugshot para identificar um vírus específico e uma sonda fluorescente projetado para acender quando seu DNA de fita simples é cortado.
CRISPR é o nome de um conjunto de ferramentas que ocorrem naturalmente em bactérias, mas que os cientistas adaptaram para uso na edição de genes. Esta é a primeira proteína CRISPR que degrada uma gama tão ampla de material genético.
“Cas12a2 basicamente agarra as duas extremidades da dupla hélice do DNA e a dobra com muita força”, disse Jack Bravo, pós-doutorado da UT Austin e co-autor do artigo. “E assim, a hélice no meio se abre, e então isso permite que este sítio ativo destrua os pedaços de DNA que se tornam de fita simples. Isso é o que torna Cas12a2 diferente de todos os outros sistemas de direcionamento de DNA.”
O co-autor correspondente do artigo é Ryan Jackson e o co-primeiro autor Thomson Hallmark, ambos da Utah State University. Os outros coautores são Bronson Naegle, do estado de Utah, e Chase Beisel, do Helmholtz Center for Infection Research e da University of Würzburg, na Alemanha.
Os dados estruturais foram coletados usando as instalações cryo-EM no Sauer Structural Biology Laboratory da Universidade do Texas em Austin.
Taylor, Bravo, Hallmark e Jackson são os inventores de um pedido de patente que cobre modificações na proteína Cas12a2 que permitem cortar apenas DNA de cadeia simples e para seu uso em diagnósticos. O Escritório de Comercialização de Tecnologia da UT Austin está gerenciando a propriedade intelectual e trabalhando para encontrar parceiros da indústria que possam ajudar a realizar o potencial da tecnologia.
Este trabalho foi apoiado em parte pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais dos Institutos Nacionais de Saúde, a Agência Federal Alemã para Inovação Disruptiva, a Fundação Welch e a Fundação Robert J. Kleberg, Jr. e Helen C. Kleberg. David Taylor é um estudioso do CPRIT apoiado pelo Cancer Prevention and Research Institute of Texas.
Um artigo complementar na mesma edição da Natureza descreve as funções biológicas de Cas12a2, enquanto o artigo descrito neste comunicado à imprensa descreve os mecanismos pelos quais a proteína as realiza.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade do Texas em Austin. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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