Bouge, protéines d'édition de gènes - il y a un plus petit, moins cher, outil de génie génétique plus spécifique sur le bloc :DNAzymes - petites molécules d'ADN qui peuvent fonctionner comme des enzymes protéiques.

Des chercheurs de l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign ont mis au point une technique qui, pour la première fois, permet à DNAzymes de cibler et de couper l'ADN double brin, surmonter une limitation importante de la technologie. Les ADNzymes ont été utilisées en biodétection, calcul de l'ADN et de nombreuses autres applications. Cependant, lorsqu'il s'agit d'applications de génie génétique telles que l'édition de gènes ou la thérapie génique, ils ont fait face à un défi :les DNAzymes n'ont pu cibler des sites que sur de l'ADN simple brin, tandis que l'ADN codant pour les gènes dans les cellules est double brin. Les chercheurs ont publié leur nouvelle technique dans le Journal de l'American Chemical Society .

"DNAzymes ont de nombreux avantages, y compris une plus grande stabilité, taille plus petite et coût inférieur à celui des enzymes protéiques. Ces avantages répondent parfaitement au besoin d'outils de génie génétique, " a déclaré le responsable de l'étude Yi Lu, professeur de chimie à l'Illinois. "Aucune ADNzymes ne pourrait altérer l'ADN double brin avant ce travail. En faisant cela, nous ouvrons la porte à DNAzymes pour entrer dans le monde entier du génie génétique."

Dans l'ADN double brin, les deux brins sont spécifiquement appariés avec des séquences complémentaires. Pour permettre à DNAzymes de couper l'ADN double brin, l'équipe de l'Illinois a développé une technique qui associe les ADNzymes à des molécules auxiliaires appelées acides nucléiques peptidiques.

"Le PNA est un liant d'ADN très puissant, assez fort pour se lier à un brin de l'ADN double brin même si toutes les bases sont déjà appariées avec l'autre brin, " dit Mingkuan Lyu, un étudiant diplômé et le premier auteur de l'article. "Une fois que ce processus se produit, un brin de l'ADN double brin sera occupé par le PNA, et l'autre brin sera exposé sous forme d'ADN simple brin, disponible pour que DNAzyme interagisse."

L'équipe a d'abord démontré la technique, appelé coupure d'ADN double brin assistée par PNA par DNAzymes, ou PANDA, sur une séquence de test synthétique pour prouver qu'il a fonctionné pour couper un ou les deux brins d'une cible d'ADN double brin. Ils ont également testé la capacité de PANDA à distinguer une séquence cible spécifique de séquences similaires. C'est important, les chercheurs ont dit, comme l'activité hors cible involontaire est l'un des défis qui a limité les applications cliniques des techniques d'édition de gènes à base de protéines, comme CRISPR.

"Dans CRISPR-Cas9, l'ARN guide est responsable de la reconnaissance de cible personnalisée, mais dans PANDA, le DNAzyme et le PNA le sont tous deux. Par conséquent, il existe un mécanisme de « double vérification » inhérent à PANDA, la rendant plus stricte dans la spécificité de la cible, " dit Lyu. " Nous avons testé la spécificité en ne faisant muter qu'une seule base dans la cible. Il s'est avéré que dans la plupart des cas, PANDA peut reconnaître ce petit changement et refuser de couper la mauvaise cible."

Un autre avantage de PANDA est sa petite taille :le PNA et le DNAzyme sont ensemble environ cinq fois plus petits que le complexe CRISPR-Cas9, Lu a dit - lui permettant d'accéder à des sites surpeuplés dans l'ADN étroitement emballé d'un chromosome qu'une grosse protéine ne pourrait pas atteindre.

Prochain, les chercheurs prévoient d'étudier les performances du système PANDA en ciblant les gènes d'intérêt dans les cellules vivantes. Ils prévoient également d'élargir le catalogue de gènes que le système PANDA peut cibler.

« Les séquences de ciblage peuvent être facilement modifiées et personnalisées pour des applications spécifiques, " a déclaré Lu. " Par conséquent, le système PANDA peut servir d'outil alternatif novateur pour un large éventail d'applications de génie génétique et d'autres applications biochimiques et biotechnologiques. "