Utnyttja bakteriers försvar för banbrytande genredigering: Ny forskning avslöjar hemligheter bakom bakteriers skydd.

StockholmForskare har undersökt hur bakterier försvarar sig och upptäckt en ny metod som kan förbättra genredigering. Deras forskning fokuserar på hur två proteiner, DdmD och DdmE, samarbetar för att inaktivera plasmider. Plasmider är små DNA-bitar som bakterier använder för att utbyta genetisk information. Även om de kan hjälpa bakterier att utvecklas, kan de också vara skadliga för dem.

Forskare vid Ohio State University använde kryo-elektronmikroskopi för att studera detaljerna i en försvarsmekanism som kallas DdmDE. Processen startar när DdmE fäster vid en kort DNA-sträng känd som guide-DNA. Detta hjälper DdmE att identifiera och fånga in målet, plasmider, genom att öppna en av deras dubbelsträngar. Därefter binder DdmD till den återstående enkelsträngen av plasmiden, delar sig i två molekyler och skär plasmiden i bitar.

Viktiga delar av denna forskning innefattar:

• Guide-DNA: Mer stabil och billigare att syntetisera än guide-RNA.
• DdmD- och DdmE-proteiner: Tillräckligt små för att kunna levereras till däggdjursceller.
• Kryo-elektronmikroskopi: Nödvändig för att observera dessa proteiners funktion.
• Feedback-loop: Processen där plasmidfragment fortsätter att fungera som guide-DNA.

Denna forskning kan bidra till att utveckla verktyg för att förebygga sjukdomar genom att redigera gener. Guide-DNA hjälper till att rikta in sig exakt på specifika delar av genomet. Till skillnad från Argonaute-proteiner som använder guide-RNA, använder DdmE guide-DNA, vilket är lättare att framställa och kan vara mer stabilt och exakt.

Genredigeringsverktyg som CRISPR/Cas9 har revolutionerat biologin men har vissa nackdelar. Ett stort problem är att de ibland redigerar fel delar av genomet. DdmDE-systemet använder styrande DNA och kan möjligen sikta mer exakt, vilket minskar dessa oönskade förändringar.

Läs också:

Idag · 14:37

Banbrytande behandling av epilepsi: förenar genetik med hjärnkartläggning för personliga vårdstrategier

Forskare undersöker hur detta system kan användas för olika ändamål. De testar nu hur effektivt det fungerar i däggdjursceller med målet att rätta till genetiska fel som orsakar sjukdomar.

En del av plasmid-DNA kan styra nedbrytningen av fler plasmider, vilket visar på ett inbyggt försvarssystem. Denna process stärker värdens skydd och gör metoden mer tillförlitlig med tiden.

Dessa egenskaper kan bidra till framsteg inom personlig medicin, där genredigeringstekniker anpassas efter varje individs unika genetik, vilket förbättrar behandlingsresultaten för sjukdomar som cystisk fibros, muskeldystrofi och vissa typer av cancer.

Med stöd från organisationer som National Institutes of Health har DdmDE-systemet potential att avsevärt förbättra genredigering. Genom att studera hur bakterier skyddar sig själva kan vi upptäcka nya metoder för att förbättra mänsklig hälsa som tidigare ansågs omöjliga.