Craspase: новая больш бяспечная «CRISPR – Cas System», якая рэдагуе як гены, так і вавёркі  

«Сістэмы CRISPR-Cas» у бактэрыях і вірусах ідэнтыфікуюць і знішчаюць паслядоўнасці ўварвання вірусаў. Гэта бактэрыяльная і археальная імунная сістэма для абароны ад вірусных інфекцый. У 2012 годзе сістэма CRISPR-Cas была прызнана а геном editing tool. Since then, wide range of CRISPR-Cas systems have been developed and have found applications in areas such as in gene therapy, diagnostics, research and crop improvement. However, currently available CRISPR-Cas systems have limited clinical use due to frequent occurrences of off-target editing, unexpected DNA mutations and inheritable problems. Researchers have recently reported a novel CRISPR-Cas system that can target and destroy mRNA and бялкі associated with different genetic diseases more accurately without off-target impact and inheritable problems. Named Craspase, it is the first CRISPR-Cas system that shows бялок editing function. It is also the first system that can edit both RNA and бялок. Because Craspase overcomes many limitations of existing CRISPR-Cas systems, it has potential to revolutionise gene therapy, diagnostics and monitoring, biomedical research, and crop improvement. 

“CRISPR-Cas system” is natural immune system of bacteria and archaea against viral infections that identifies, binds and degrades the sequences in the viral gene to protect. It consists of two parts – bacterial RNA transcribed from the viral gene incorporated in the bacterial genome after first infection (called CRISPR, this identifies the target sequences of the invading viral genes) and an associated destroyer бялок called “CRISPR associated бялок (Cas)” which binds and degrades the identified sequences in the viral gene to protect the bacteria against viruses.  

ХРАСТКІ расшыфроўваецца як «кластарныя, рэгулярна размешчаныя паміж сабой кароткія паліндромныя паўторы». Гэта транскрыбаваная бактэрыяльная РНК, якая характарызуецца паліндромнымі паўторамі.  

Паліндромныя паўторы (CRISPR) былі ўпершыню выяўлены ў паслядоўнасцях E. палачкі у 1987 г. У 1995 г. Францыска Мохіка назіраў падобныя структуры ў архей, і менавіта ён упершыню падумаў пра іх як пра частку імуннай сістэмы бактэрый і архей. У 2008 годзе ўпершыню было эксперыментальна паказана, што мішэнню імуннай сістэмы бактэрый і архей з'яўляецца чужародная ДНК, а не мРНК. Механізм ідэнтыфікацыі і дэградацыі вірусных паслядоўнасцяў выказаў здагадку, што такія сістэмы могуць быць выкарыстаны ў якасці інструмента для рэдагаванне геному. З моманту свайго прызнання ў якасці інструмента для рэдагавання геному ў 2012 годзе сістэма CRISPR-Cas прайшла вельмі доўгі шлях у якасці трывалага стандарту рэдагаванне гена сістэма і знайшла шырокі спектр прымянення ў біямедыцыне, сельскай гаспадарцы, фармацэўтычнай прамысловасці, у тым ліку ў клінічнай геннай тэрапіі^1,2.  

шырокі дыяпазон CRISPR-Cas systems are already identified and currently available for monitoring and editing DNA/RNA sequences for research, drug screening, diagnostics and treatments. The current CRISPR/Cas systems are divided into 2 classes (Class 1 and 2) and six types (Type I to XI). Class 1 systems have multiple Cas бялкі which need to form a functional complex to bind and act on their targets. On the other hand, Class 2 systems have only one large Cas бялок for binding and degrading target sequences which makes Class 2 systems easier to use. Commonly used Class 2 systems are Cas 9 Type II, Cas13 Type VI, and Cas12 Type V. These systems may have undesired collateral effects I.e., off-target impact and cytotoxicity^3,5.  

Генная тэрапія заснаваныя на цяперашніх сістэмах CRISPR-Cas маюць абмежаванае клінічнае прымяненне з-за частых выпадкаў рэдагавання па-за мэтай, нечаканых мутацый ДНК, у тым ліку вялікіх выдаленняў фрагментаў ДНК і вялікіх структурных варыянтаў ДНК як у мэтавых, так і па-за мэтавых месцах, што прыводзіць да гібелі клетак і іншыя спадчынныя праблемы.  

Краспаза (або каспаза пад кіраўніцтвам CRISPR)  

Researchers have recently reported a novel CRISPER-Cas system which is a Class 2 Type III-E Cas7-11 system associated with a caspase-like бялок hence named Краспаза або каспаза, кіраваная CRISPR ⁵ (Caspases are cysteine proteases that play key role in apoptosis in breaking down cellular structures). It has potential applications in areas like gene therapy and diagnostics. Craspase is RNA-guided and RNA-targeted and do not get involved with the DNA sequences. It can target and destroy mRNA and бялкі associated with different genetic diseases more accurately without off-target impact. Thus, elimination of genes associated with diseases is possible by cleavage at mRNA or protein level. Also, when linked with specific enzyme, Craspase can also be used to modify functions of proteins. When its RNase and protease functions are removed, Craspase becomes deactivated (dCraspase). It has no cutting function but binds with RNA and protein sequences. Therefore, dCraspase can be used in diagnostics and imaging to monitor and diagnose diseases or viruses.  

Craspase - гэта першая сістэма CRISPR-Cas, якая паказвае функцыю рэдагавання бялку. Гэта таксама першая сістэма, якая можа рэдагаваць як РНК, так і бялок. Яго рэдагаванне гена функцыя забяспечвае мінімальнае пабочнае ўздзеянне і адсутнасць спадчынных праблем. Такім чынам, Craspase, верагодна, будзе больш бяспечным у клінічным выкарыстанні і тэрапеўтычных мэтах, чым іншыя даступныя ў цяперашні час сістэмы CRISPR-Cas ^4,5.    

Паколькі Craspase пераадольвае многія абмежаванні існуючых сістэм CRISPR-Cas, ён можа здзейсніць рэвалюцыю ў геннай тэрапіі, дыягностыцы і маніторынгу, біямедыцынскіх даследаваннях і паляпшэнні ўраджаю. Неабходныя дадатковыя даследаванні для распрацоўкі надзейнай сістэмы дастаўкі для дакладнага ўздзеяння на хваробатворныя гены ў клетках, перш чым даказаць бяспеку і эфектыўнасць у клінічных выпрабаваннях.   

*** 

Спасылкі:  

1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: Гісторыя яго адкрыцця і этычныя меркаванні яго выкарыстання ў рэдагаванні геному. Біяхімія Масква 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. Чао Лі і інш 2022. Вылічальныя інструменты і рэсурсы для рэдагавання геному CRISPR/Cas. Геноміка, пратэёміка і біяінфарматыка. Даступна ў Інтэрнэце 24 сакавіка 2022 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. РНК-арыентаваныя сістэмы CRISPR–Cas. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. Чуньі Ху і інш 2022. Краспаза - гэта пратэаза, якая кіруецца РНК CRISPR і актывуецца РНК. Навука. 25 жніўня 2022 г. Том 377, выпуск 6612. С. 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Kraspase: Новы рэдактар ​​падвойных генаў CRISPR/Cas. Функцыянальная і інтэгратыўная геноміка 23, 98 (2023). Апублікавана: 23 сакавіка 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***