Bacteriële afweer benut voor baanbrekende genomische bewerking: nieuwe methoden met DdmD- en DdmE-proteïnen ontdekt

AmsterdamWetenschappers hebben onderzocht hoe bacteriën zichzelf verdedigen en een nieuwe methode ontdekt die de genoombewerking kan verbeteren. Hun onderzoek richt zich op twee eiwitten, DdmD en DdmE, die samenwerken om plasmiden uit te schakelen. Plasmiden zijn kleine DNA-deeltjes die bacteriën gebruiken om genetische informatie uit te wisselen. Hoewel ze bacteriën kunnen helpen evolueren, kunnen ze ook schadelijk zijn voor hen.

Onderzoekers van The Ohio State University hebben met behulp van cryo-elektronenmicroscopie de fijne details bestudeerd van een verdedigingsmechanisme genaamd DdmDE. Dit mechanisme begint wanneer DdmE zich hecht aan een kort stukje DNA, bekend als gids-DNA. Hierdoor kan DdmE doelwitplasmiden identificeren en vastleggen door een van de dubbele strengen van het plasmide te openen. Vervolgens bindt DdmD aan de overgebleven enkele streng van het plasmide, splitst in twee moleculen, en knipt het plasmide in stukken.

Belangrijke onderdelen van dit onderzoek zijn:

• Gids-DNA: Stabieler en goedkoper te produceren dan gids-RNA.
• DdmD- en DdmE-eiwitten: Klein genoeg om in zoogdiercellen ingebracht te worden.
• Cryo-elektronenmicroscopie: Cruciaal voor het bestuderen van de werking van deze eiwitten.
• Feedbacklus: Het proces waarbij plasmidefragmenten blijven functioneren als gids-DNA.

Dit onderzoek kan bijdragen aan het ontwikkelen van hulpmiddelen om ziektes te voorkomen door genen te bewerken. Gids-DNA helpt om nauwkeurig specifieke delen van het genoom te richten. In tegenstelling tot Argonaute-eiwitten die gids-RNA gebruiken, maakt DdmE gebruik van gids-DNA, dat gemakkelijker te produceren is en mogelijk stabieler en preciezer.

Gereedschappen voor genbewerking zoals CRISPR/Cas9 hebben biologie veranderd, maar kennen nadelen. Een groot probleem is dat ze soms onbedoelde delen van het genoom bewerken. Het DdmDE-systeem maakt gebruik van gids-DNA en kan mogelijk nauwkeuriger richten, waardoor deze ongewenste wijzigingen afnemen.

Lees ook:

Vandaag · 14:37

Nieuwe doorbraak: gepersonaliseerde epilepsiebehandeling door genetica en hersenmapping te combineren

Wetenschappers onderzoeken hoe dit systeem voor verschillende doeleinden gebruikt kan worden. Ze testen nu hoe goed het functioneert in zoogdiercellen, met als doel genetische fouten die ziektes veroorzaken te herstellen.

Een stukje plasmide-DNA kan de afbraak van meer plasmiden stimuleren, wat wijst op een ingebouwd afweersysteem. Dit proces versterkt de bescherming van de gastheer en zorgt ervoor dat de methode steeds betrouwbaarder wordt.

Deze kenmerken kunnen bijdragen aan vooruitgang in de gepersonaliseerde geneeskunde, waarbij genbewerkingstechnieken worden aangepast aan de unieke genetica van elke persoon, wat de behandelresultaten voor ziektes zoals taaislijmziekte, spierdystrofie en bepaalde soorten kanker verbetert.

Met steun van organisaties zoals de National Institutes of Health, kan het DdmDE-systeem de mogelijkheden van genbewerking aanzienlijk verbeteren. Door te bestuderen hoe bacteriën zichzelf verdedigen, zouden we nieuwe manieren kunnen ontdekken om de menselijke gezondheid te bevorderen, die eerder ondenkbaar leken.