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Em um novo estudo, os pesquisadores da North Carolina State University caracterizam uma série de ferramentas moleculares para reescrever – não apenas editar – grandes pedaços do DNA de um organismo, com base em sistemas CRISPR-Cas associados a “caronas” genéticas egoístas chamadas transposons.
Os pesquisadores investigam diversos sistemas Tipo IF CRISPR-Cas e os projetam para adicionar carga genética – até 10.000 letras de código genético adicionais – à carga do transposon para fazer as alterações desejadas em uma bactéria – neste caso, E. coli.
As descobertas expandem a caixa de ferramentas CRISPR e podem ter implicações significativas na manipulação de bactérias e outros organismos em um momento de necessidade de edição flexível do genoma em terapêutica, biotecnologia e agricultura mais sustentável e eficiente.
As bactérias usam CRISPR-Cas como sistemas imunológicos adaptativos para resistir a ataques de inimigos como vírus. Esses sistemas foram adaptados por cientistas para remover ou cortar e substituir sequências específicas de código genético em uma variedade de organismos. A nova descoberta mostra que quantidades exponencialmente maiores de código genético podem ser movidas ou adicionadas, aumentando potencialmente a funcionalidade do CRISPR.
“Na natureza, os transposons cooptaram os sistemas CRISPR para, egoisticamente, moverem-se ao redor do genoma de um organismo para ajudar a sobreviver. movimentar a carga genética que projetamos para desempenhar alguma função”, disse Rodolphe Barrangou, Todd R. Klaenhammer Distinguished Professor of Food, Bioprocessing and Nutrition Sciences na NC State e autor correspondente de um artigo que descreve a pesquisa.
“Usando este método, mostramos que podemos projetar genomas movendo pedaços de DNA de até 10.000 letras”, disse Barrangou. “A natureza já faz isso – os dados bioinformáticos mostram exemplos de até 100.000 letras genéticas movidas por sistemas CRISPR baseados em transposon – mas agora podemos controlar e projetar usando este sistema.
“Para completar a analogia da carona, estamos projetando o caroneiro para trazer certa bagagem ou carga para dentro do carro para entregar algum tipo de carga útil quando o carro chegar ao seu destino.”
O estudo mostra os pesquisadores comprovando a eficácia do método tanto in vitro na bancada do laboratório quanto in vivo em E. coli. Os pesquisadores selecionaram 10 diferentes transposons associados ao CRISPR para testar a eficácia do método. A abordagem funcionou com todos os 10 transposons, embora variassem em eficácia com base em fatores como temperatura e tamanho da carga do transposon.
“Foi emocionante descobrir que todos os sistemas que testamos eram funcionais após reconstruí-los em ferramentas de edição de genoma a partir de suas formas biológicas nativas”, disse Avery Roberts, estudante de pós-graduação da NC State e primeiro autor do estudo. “Descobrimos novos recursos desses sistemas, mas é provável que haja muitas descobertas e aplicações mais relevantes à medida que o campo se move em um ritmo acelerado.”
A pesquisa também mostrou que o método pode ser usado com diferentes transposons ao mesmo tempo.
“Em vez de apenas um gene – como é o caso de outros sistemas CRISPR, como o mais familiar sistema Type II Cas-9 – podemos introduzir toda uma via metabólica para incorporar todo um novo conjunto de funções a um organismo”, disse Barrangou. disse. “No futuro, isso pode significar fornecer resistência mais flexível a doenças ou resistência à seca para as plantas, por exemplo.”
“Estamos entusiasmados com essas descobertas e vemos o potencial de aplicação desses sistemas recém-descobertos em plantas cultivadas para acelerar o desenvolvimento de variedades mais resilientes e de maior rendimento”, disse Gusui Wu, chefe global de pesquisa de sementes da Syngenta Seeds.
Barrangou e Wu acrescentam que o trabalho neste estudo fornece um grande exemplo de parcerias público-privadas que impulsionam a descoberta científica e treinam a força de trabalho de amanhã.
O papel aparece em Pesquisa de Ácidos Nucleicos. O financiamento foi fornecido pela Syngenta Seeds. Os co-autores do artigo incluem o estudante de pós-graduação da NC State Avery Roberts e o ex-Ph.D. da NC State. aluno Matthew Nethery.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade Estadual da Carolina do Norte. Original escrito por Mick Kulikowski. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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