Représentation de la protéine CRISPR Cpf1. Les complexes CRISPR Cas de classe 2, y compris Cas9 et Cpf1, avoir une grande polyvalence, puisqu'une seule protéine guidée par un ARN guide est capable de reconnaître et de couper une séquence spécifique du génome. Crédit :Pablo Alcón / Université de Copenhague
Scientifiques de l'Université de Copenhague, dirigé par le professeur espagnol Guillermo Montoya, étudient les caractéristiques moléculaires de différents ciseaux moléculaires du système CRISPR-Cas pour faire la lumière sur les soi-disant "couteaux de l'armée suisse" de l'édition du génome. Le groupe de recherche de Montoya a visualisé les structures atomiques des protéines Cpf1 et Cas9 pour analyser chacune de leurs propriétés et particularités qui les rendent idéales pour différentes applications dans la modification de gènes.
L'équipe du professeur Montoya du Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research de l'Université de Copenhague travaille activement dans ce domaine. Récemment, cette équipe a obtenu la structure moléculaire du complexe CRISPR-Cpf1 après clivage de la cible. Cette protéine de la famille Cas a la capacité de se dérouler et de cliver spécifiquement l'ADN pour initier le processus de modification.
"Cette propriété va nous permettre d'éditer les instructions contenues dans le génome de manière plus sûre, puisque Cpf1 reconnaît la séquence d'ADN spécifique avec une plus grande précision, " explique Montoya à SINC.
Maintenant, dans un article publié dans Nature Biologie structurale et moléculaire , les chercheurs de l'institution danoise ont analysé et comparé le fonctionnement interne de ces ciseaux moléculaires avec CRISPR-Cas9, la technologie révolutionnaire qui a déclenché une révolution en fournissant une technologie d'édition d'ADN bon marché et facile, découvert par Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier en 2012.
Illustration du complexe CRISPR-Cpf1. Guidé par une molécule d'ARN, la protéine Cpf1 peut être programmée pour reconnaître et couper une séquence spécifique dans le génome. Crédit :llusciences
L'utilisation de CRISPR-Cas9 pour la modification génétique des plantes et des animaux est déjà en cours. En outre, cette technologie est également mise en œuvre dans la thérapie humaine de différentes maladies telles que le cancer et son nombre d'applications ne cesse de croître.
Cristallographie aux rayons X
En utilisant une technique biophysique appelée cristallographie aux rayons X, Montoya et ses collègues ont dévoilé la structure haute résolution de Cpf1 et Cas9 pour mieux comprendre leur mécanisme de travail, y compris la reconnaissance et le clivage de l'ADN cible.
Pour le biologiste moléculaire, la principale conclusion de l'étude est que « selon leurs particularités moléculaires, selon le résultat que nous voulons obtenir après le processus d'édition (c'est-à-dire, si l'on veut inactiver ou insérer un fragment d'ADN dans une région du génome), certains de ces outils moléculaires pourraient être plus appropriés que d'autres."
"Lorsque vous coupez l'ADN, Cas9 génère des extrémités émoussées, rendant cette protéine plus apte à l'inactivation des gènes. En revanche, Cpf1 produit des extrémités complémentaires décalées, le rendant plus pratique pour insérer un fragment d'ADN, ", ajoute Montoya.
Il ajoute, "Révéler l'appareil détaillé de ces scalpels moléculaires complexes est essentiel non seulement pour comprendre leur mécanisme d'action, mais aussi pour concevoir rationnellement des outils d'édition du génome plus sûrs et plus efficaces qui peuvent être utilisés pour des applications cliniques ou biotechnologiques ainsi que pour la biologie synthétique. »
