Sfruttare la difesa batterica per innovare l'editing genetico: nuovi orizzonti dalle proteine DDM-D e DDM-E

RomeScoperti Nuovi Meccanismi di Difesa dei Batteri

Gli scienziati hanno trovato un metodo innovativo che potrebbe migliorare l’editing genetico studiando come i batteri si difendono. La ricerca si concentra su due proteine, DdmD e DdmE, che collaborano per neutralizzare i plasmidi. Questi ultimi sono piccole porzioni di DNA che i batteri usano per scambiare informazioni genetiche. Sebbene possano aiutare i batteri a evolversi, possono anche risultare dannosi.

Ricercatori dell'Università Statale dell'Ohio hanno utilizzato la crio-microscopia elettronica per studiare i dettagli di un meccanismo di difesa chiamato DdmDE. Questo meccanismo inizia quando DdmE si lega a un breve frammento di DNA, noto come DNA guida, che facilita l'identificazione e la cattura dei plasmidi bersaglio aprendo uno dei filamenti doppi del plasmide. Successivamente, DdmD si lega al filamento singolo rimanente del plasmide, si divide in due molecole e spezza il plasmide in pezzi.

Componenti essenziali di questa ricerca includono:

• DNA guida: Più stabile ed economico da sintetizzare rispetto all'RNA guida.
• Proteine DdmD e DdmE: Abbastanza piccole da poter essere introdotte nelle cellule dei mammiferi.
• Criomicroscopia elettronica: Fondamentale per osservare il funzionamento di queste proteine.
• Loop di feedback: Il processo in cui i frammenti di plasmide continuano a funzionare come DNA guida.

Questa ricerca potrebbe contribuire a sviluppare strumenti per prevenire malattie attraverso l'editing genetico. Il DNA guida aiuta a individuare con precisione parti specifiche del genoma. A differenza delle proteine Argonaute che utilizzano l'RNA guida, DdmE utilizza il DNA guida, che è più facile da produrre e potrebbe essere più stabile e preciso.

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Gli strumenti di gene editing come CRISPR/Cas9 hanno rivoluzionato la biologia, ma presentano alcuni inconvenienti. Un problema significativo è che a volte modificano le parti sbagliate del genoma. Il sistema DdmDE utilizza DNA guida e potrebbe mirare con maggiore precisione, riducendo così queste modifiche indesiderate.

Gli scienziati stanno investigando come utilizzare questa tecnologia per vari scopi. Attualmente stanno verificando la sua efficacia nelle cellule dei mammiferi, con l'obiettivo di correggere errori genetici responsabili di malattie.

Un frammento di DNA plasmidico può guidare la distruzione di altri plasmidi, dimostrando un sistema di difesa intrinseco. Questo processo rafforza la protezione dell'ospite e rende il metodo più affidabile nel tempo.

Questi tratti potrebbero portare a progressi nella medicina personalizzata, dove le tecniche di editing genetico vengono adattate ai geni unici di ciascun individuo, migliorando i risultati del trattamento per malattie come la fibrosi cistica, la distrofia muscolare e alcuni tipi di cancro.

Con il sostegno di organizzazioni come il National Institutes of Health, il sistema DdmDE ha il potenziale di migliorare notevolmente l'editing genomico. Studiando come i batteri si difendono, potremmo scoprire nuovi modi per migliorare la salute umana che in precedenza ritenevamo impossibili.