Dans une première pour l’ensemble d’outils génétiques connu sous le nom de CRISPRune protéine récemment découverte s’est avérée agir comme une sorte de système d’autodestruction polyvalent pour les bactéries, capable de dégrader l’ARN simple brin, l’ADN simple brin et l’ADN double brin.
Avec ses capacités à cibler autant de types de matériel génétique, la découverte offre un potentiel pour le développement de nouveaux tests de diagnostic à domicile peu coûteux et très sensibles pour un large éventail de maladies infectieuses, notamment le COVID-19, la grippe, Ebola et Zika, selon aux auteurs de une nouvelle étude dans la revue La nature.
CRISPR : Dans cette illustration basée sur des images au microscope cryo-électronique, une protéine Cas12a2 décompresse une double hélice d’ADN, lui permettant de couper les simples brins d’ADN (bleu et vert). Crédit : Jack Bravo/Université du Texas à Austin
À l’aide d’une technique d’imagerie à haute résolution appelée cryo-EM, l’équipe a découvert que lorsque cette protéine, nommée Cas12a2, se lie à une séquence spécifique de matériel génétique d’un virus potentiellement dangereux, appelé ARN cible, une partie latérale de Cas12a2 bascule vers révéler un site actif, semblable à un couteau à cran d’arrêt à ressort ouvert.
Ensuite, le site actif commence à couper sans discernement tout matériel génétique avec lequel il entre en contact. Les chercheurs ont découvert qu’avec une seule mutation de la protéine Cas12a2, le site actif ne dégrade que l’ADN simple brin, une caractéristique particulièrement utile pour développer de nouveaux diagnostics adaptés à un large éventail de virus.
Un test basé sur cette technologie pourrait théoriquement combiner les meilleures caractéristiques des tests basés sur la PCR qui détectent le matériel génétique d’un virus (haute sensibilité, haute précision et capacité à détecter une infection active) avec les meilleures caractéristiques des tests de diagnostic rapides à domicile (peu coûteux à produire sans nécessiter d’équipement de laboratoire spécialisé). Il serait également facilement adaptable à tout nouveau virus à ARN.
« Si un nouveau virus apparaît demain, tout ce que vous avez à faire est de comprendre son génome, puis de changer l’ARN guide dans votre test, et vous auriez un test contre lui », a déclaré David Taylor, professeur agrégé de biosciences moléculaires. à l’Université du Texas à Austin et co-auteur correspondant de la nouvelle étude.
Un tel diagnostic nécessiterait toujours un travail séparé et impliquerait probablement la collecte de salive ou d’un échantillon nasal d’un patient à mélanger avec la protéine Cas12a2 modifiée de l’équipe, le morceau d’ARN guide qui agit comme un mugshot pour identifier un virus spécifique, et une sonde fluorescente conçu pour s’allumer lorsque son ADN simple brin est coupé.
CRISPR est le nom d’un ensemble d’outils qui se produisent naturellement dans les bactéries, mais que les scientifiques ont adaptés pour être utilisés dans l’édition de gènes. Il s’agit de la première protéine CRISPR qui s’est avérée capable de dégrader un si large éventail de matériel génétique.
« Cas12a2 saisit essentiellement les deux extrémités de la double hélice d’ADN et la plie très étroitement », a déclaré Jack Bravo, boursier postdoctoral à l’UT Austin et co-premier auteur de l’article. « Et ainsi, l’hélice au milieu s’ouvre, puis cela permet à ce site actif de détruire les morceaux d’ADN qui deviennent monocaténaires. C’est ce qui rend Cas12a2 différent de tous les autres systèmes de ciblage d’ADN.
Le co-auteur correspondant de l’article est Ryan Jackson et le co-premier auteur Thomson Hallmark, tous deux de l’Utah State University. Les autres co-auteurs sont Bronson Naegle de l’État de l’Utah et Chase Beisel du Helmholtz Center for Infection Research et de l’Université de Würzburg en Allemagne.
Les données structurelles ont été recueillies à l’aide des installations cryo-EM du laboratoire de biologie structurale Sauer de l’Université du Texas à Austin.
Taylor, Bravo, Hallmark et Jackson sont les inventeurs d’une demande de brevet couvrant les modifications de la protéine Cas12a2 qui lui permettent de couper uniquement l’ADN simple brin et pour son utilisation dans le diagnostic. De la découverte à l’impactle bureau de commercialisation de la technologie d’UT Austin, gère la propriété intellectuelle et s’efforce de trouver des partenaires industriels qui peuvent aider à réaliser le potentiel de la technologie.
Ce travail a été soutenu en partie par l’Institut national des sciences médicales générales des Instituts nationaux de la santé, l’Agence fédérale allemande pour l’innovation disruptive, la Fondation Welch et la Fondation Robert J. Kleberg, Jr. et Helen C. Kleberg. David Taylor est un boursier CPRIT soutenu par le Cancer Prevention and Research Institute du Texas.
UN article complémentaire dans le même numéro de La nature décrit les fonctions biologiques de Cas12a2, tandis que l’article décrit dans ce communiqué de presse décrit les mécanismes par lesquels la protéine les accomplit.
Source: L’Université du Texas à Austin
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