Investigadores de la Universidad de Toronto han utilizado un sistema de defensa inmune bacteriano, conocido como CRISPR, para controlar de manera eficiente y precisa el empalme de ARN.
Esta tecnología abre la puerta a nuevas aplicaciones, incluida la interrogación sistemática de las funciones de partes de los genes y la corrección de deficiencias que conducen a diversas enfermedades y trastornos.
“Casi todos los genes humanos producen transcripciones de ARN que se someten a un proceso de empalme, mediante el cual los segmentos codificantes, llamados exones, se unen y los segmentos no codificantes, llamados intrones, se eliminan y generalmente se degradan”. Jack Dayang Leeel primer autor del estudio y estudiante de doctorado en genética molecular, trabaja en los laboratorios de Benjamin Blencowe y Mikko Taipale en el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular de la U of T.
Los exones se pueden empalmar alternativamente, de modo que la regulación y función de los aproximadamente 20.000 genes humanos que codifican proteínas sea muy diversa, lo que permite el desarrollo y la especialización funcional de diferentes tipos de células.
Sin embargo, no está claro qué hacen la mayoría de los exones o intrones, y la mala regulación de los patrones de empalme alternativos normales es una causa o un factor que contribuye a diversas enfermedades como el cáncer y los trastornos cerebrales. Sin embargo, faltan métodos existentes que permitan una manipulación precisa y eficaz de la separación.
En el nuevo estudio de investigación, se añadió una versión catalíticamente inactiva del ARN dirigido a la proteína CRISPR, llamado dCasRx, a más de 300 factores de empalme para descubrir la proteína de fusión, dCasRx-RBM25. Esta proteína es capaz de activar o suprimir exones alternativos de manera eficiente y específica.
“Nuestra nueva proteína efectora activó el empalme alternativo de aproximadamente el 90 por ciento de los exones objetivo analizados”, dijo Li. “Es importante destacar que es capaz de activar y reprimir diferentes exones simultáneamente para probar sus funciones compartidas”.
Esta manipulación de múltiples niveles facilitará las pruebas experimentales de interacciones funcionales entre variantes de genes empalmadas alternativamente para determinar sus roles compartidos en procesos clave de desarrollo y enfermedades.
“Nuestra nueva herramienta permite una amplia gama de aplicaciones, desde el estudio de la función y la regulación de los genes hasta la corrección de posibles defectos de empalme en trastornos y enfermedades humanos”, dijo Blencowe, investigador principal del estudio Banbury, presidente de investigación de Canadá en biología y genómica del ARN. Cátedra de Investigación Médica y Profesora de Genética Molecular en el Centro Donnelly y la Facultad de Medicina Temerity.
“Hemos desarrollado un factor de empalme de ingeniería versátil que supera a otras herramientas disponibles en el control específico de exones alternativos”, dijo Taipale, investigador principal del estudio, catedrático de investigación de Canadá en proteómica funcional y proteostasis, en medicina molecular Anne y Max Tenenbaum. y profesor asociado de genética molecular en el Centro Donnelly y Temerity Medicine. “También es importante señalar que este factor de disociación altera los exones objetivo con una especificidad notablemente alta, lo que reduce las preocupaciones sobre posibles efectos fuera del objetivo”.
Los investigadores ahora tienen a mano una herramienta para seleccionar sistemáticamente exones alternativos para determinar su papel en la supervivencia celular, la especificación del tipo celular y la expresión genética.
En lo que respecta a la clínica, el dispositivo de aplicación tiene el potencial de usarse para tratar una serie de trastornos y enfermedades humanas, como el autismo y el cáncer, que a menudo interfieren con la fumigación.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Canadienses de Investigación en Salud y la Fundación Simon.
