Se revela el mecanismo detrás de la ‘tijera de ADN’ CRIPSR-Cas9

Un grupo de investigación de la Universidad de Uppsala descubrió cómo CRISPR-Cas9, también conocido como “tijeras moleculares”, puede buscar en el genoma una secuencia de ADN específica. Cas9 ya tiene muchas aplicaciones en biotecnología y también se espera que revolucione la medicina. Los nuevos hallazgos de la investigación muestran cómo se puede mejorar Cas9 para hacer que las tijeras moleculares sean más rápidas y confiables.

En menos de una década, CRISPR-Cas9 ha revolucionado la investigación biológica. Cas9 hace posible, para propósitos específicos, corregir o modificar (‘editar’) esencialmente cualquier secuencia de ADN. La esperanza es que las tijeras genéticas también permitan curar y prevenir enfermedades genéticas.

El aspecto emocionante de Cas9 es que la molécula se puede programar con una pieza de código genético artificial, que luego se puede hacer para buscar la secuencia correspondiente en el genoma. Un grupo de investigación de la Universidad de Uppsala ha descubierto ahora cómo Cas9 encuentra la secuencia correcta.

“La mayoría de las proteínas que buscan el código del ADN pueden reconocer una secuencia específica simplemente detectando el exterior de la doble hélice del ADN. Cas9 puede buscar un código arbitrario, pero para determinar si está en el lugar correcto, la molécula tiene que abrir la doble hélice del ADN y comparar la secuencia con el código programado. Lo increíble es que aún puede buscar en todo el genoma sin usar energía”, dice Johan Elf, profesor del Departamento de Biología Celular y Molecular, quien dirigió el estudio.

Midiendo La Velocidad De Cas9

Los investigadores han desarrollado dos nuevos métodos para medir cuánto tarda Cas9 en encontrar su secuencia objetivo. El primer método mostró que Cas9 tarda hasta seis horas en buscar una bacteria, es decir, a través de cuatro millones de pares de bases. Este resultado un tanto improbable también fue verificable por medio de la segunda técnica independiente. El tiempo encontrado también coincide con la cantidad de milisegundos que Cas9 tiene disponibles para probar cada posición, que los investigadores pudieron medir siguiendo las moléculas Cas9 marcadas en tiempo real.

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“Los resultados muestran que el precio que paga Cas9 por su flexibilidad es el tiempo. Para encontrar el objetivo más rápido, se necesitan más moléculas Cas9 que busquen la misma secuencia de ADN”, dice Johan Elf.

Nuevas Mejoras A Cas9 Hechas Posibles

Las concentraciones muy altas de Cas9 que son necesarias para encontrar la secuencia correcta dentro de un marco de tiempo razonable pueden plantear problemas graves para las células que los científicos intentan alternar. Pero dado que ahora se comprende la naturaleza del proceso de búsqueda, se ha encontrado una pista importante sobre cómo se puede mejorar el sistema. Sacrificando una parte de la flexibilidad de Cas9, sería posible diseñar tijeras genéticas que aún sean lo suficientemente versátiles para editar varios genes, pero al mismo tiempo lo suficientemente rápidas como para ser médicamente utilizables.

“Los resultados nos han dado pistas sobre cómo podríamos lograr ese tipo de solución”, dice Elf. “La clave está en lo que se conoce como ‘secuencias PAM’, que determinan dónde y con qué frecuencia Cas9 abre la doble hélice del ADN. Las tijeras moleculares que no necesitan abrir la hélice tantas veces para encontrar su objetivo no solo son más rápidas sino que también reducen el riesgo de efectos secundarios”.

El estudio se publica en la revista científica Science.

Artículo completo: Daniel Lawson Jones, Prune Leroy, Cecilia Unoson, David Fange, Vladimir Ćurić, Michael J. Lawson, Johan Elf (2017)  Kinetics of dCas9 target search in Escherichia coli, Science

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