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I ricercatori sviluppano una tecnologia di targeting dell’RNA per manipolare con precisione parti dei geni umani

I ricercatori dell’Università di Toronto hanno sfruttato un sistema di difesa immunitaria batterica, noto come CRISPR, per controllare in modo efficiente e preciso il processo di splicing dell’RNA. La tecnologia apre le porte a nuove applicazioni, tra cui l’interrogatorio sistematico delle funzioni di parti di geni e la correzione delle carenze di splicing che sono alla base di numerose malattie e disturbi.

La ricerca è pubblicata sulla rivista Molecular Cell .

“Quasi tutti i geni umani producono trascrizioni di RNA che subiscono il processo di splicing, in cui i segmenti codificanti, chiamati esoni, vengono uniti insieme e i segmenti non codificanti, chiamati introni, vengono rimossi e generalmente degradati”, ha affermato Jack Daiyang Li, primo autore dello studio. studio e dottorato di ricerca studente di genetica molecolare, lavora nei laboratori di Benjamin Blencowe e Mikko Taipale presso il Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research della U of T.

Gli esoni possono essere uniti alternativamente in modo tale che la regolazione e la funzione dei circa 20.000 geni umani che codificano per le proteine ​​siano notevolmente diversificate, consentendo lo sviluppo e la specializzazione funzionale di diversi tipi di cellule.

Tuttavia, non è chiaro cosa faccia la maggior parte degli esoni o degli introni e l’errata regolazione dei normali modelli di splicing alternativo è una causa frequente o un fattore che contribuisce a varie malattie, come tumori e disturbi cerebrali. Tuttavia, mancano metodi esistenti che consentano la manipolazione precisa ed efficiente dello splicing.

Nel nuovo studio di ricerca, una versione cataliticamente disattivata di un RNA che prende di mira la proteina CRISPR, denominata dCasRx, è stata unita a più di 300 fattori di splicing per scoprire una proteina di fusione, dCasRx-RBM25. Questa proteina è in grado di attivare o reprimere esoni alternativi in ​​modo efficiente e mirato.

“La nostra nuova proteina effettrice ha attivato lo splicing alternativo di circa il 90% degli esoni bersaglio testati”, ha affermato Li. “È importante sottolineare che è in grado di attivare e reprimere simultaneamente diversi esoni per esaminare le loro funzioni combinate.”

Questa manipolazione multilivello faciliterà la verifica sperimentale delle interazioni funzionali tra varianti di geni con splicing alternativo per determinare i loro ruoli combinati nei processi critici di sviluppo e di malattia.

“Il nostro nuovo strumento rende possibile un’ampia gamma di applicazioni, dallo studio della funzione e della regolazione dei geni, alla potenziale correzione dei difetti di splicing nei disturbi e nelle malattie umane”, ha affermato Blencowe, ricercatore principale dello studio, Canada Research Chair in RNA Biology and Genomics, Banbury. Cattedra di ricerca medica e professore di genetica molecolare presso il Donnelly Center e la Facoltà di Medicina Temerty.

“Abbiamo sviluppato un versatile fattore di splicing ingegnerizzato che supera gli altri strumenti disponibili nel controllo mirato di esoni alternativi”, ha affermato Taipale, anche ricercatore principale dello studio, Canada Research Chair in Functional Proteomics and Proteostasis, Anne e Max Tanenbaum Chair in Molecular Medicine. e professore associato di genetica molecolare presso il Donnelly Center e Temerty Medicine.

“È anche importante notare che gli esoni bersaglio sono perturbati con specificità notevolmente elevata da questo fattore di splicing, il che allevia le preoccupazioni sui possibili effetti fuori bersaglio.”

I ricercatori hanno ora a disposizione uno strumento per esaminare sistematicamente esoni alternativi per determinare il loro ruolo nella sopravvivenza cellulare, nella specificazione del tipo cellulare e nell’espressione genica.

Quando si tratta della clinica, lo strumento di giunzione ha il potenziale per essere utilizzato per trattare numerosi disturbi e malattie umane, come l’autismo e i tumori, in cui lo splicing viene spesso interrotto.

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