Çalışma, TALEN’in genomun heterokromatin adı verilen ve yoğun şekilde paketlenmiş kısımlarında CRISPR-Cas9’dan beş kat daha verimli olduğunu ortaya çıkardı!
CRISPR-Cas9 ve TALEN genom düzenleme araçları
Genom düzenleme, kritik olarak hedef sitelerin seçici olarak tanınmasına dayanır. Bilim dünyasındaki son gelişmelere rağmen genom düzenleyici proteinlerin altında yatan arama mekanizması, hücresel kromatin ortamları bağlamında gizliliğini koruyor.
Bilim insanları, CRISPR-Cas9 ve TALEN genom düzenleme araçlarını karşılaştırmak için tek moleküllü görüntülemeyi kullanacakları bir çalışma başlattılar. Bu çalışmada TALEN’in genomun heterokromatin adı verilen ve yoğun şekilde paketlenmiş kısımlarında CRISPR-Cas9’dan beş kat daha verimli olduğunu ortaya çıkardı!
CRISPR, istilacı virüsleri algılayan bir bakteri molekülüdür. Belirli bölgelerde viral genomları kesmesine izin veren Cas-9 gibi enzimlerden birini taşıyabilme özelliğine sahip. TALEN belirli genleri bulmak ve hedeflemek için DNA’yı tarar. Hem CRISPR hem de TALEN, hastalıklarla savaşmak, mahsul bitkisinin özelliklerini iyileştirmek veya diğer uygulamalar için belirli genleri hedef alacak şekilde kullanılırsa bizim için çok faydası olabilecek iki yöntemdir.
Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’de kimya ve biyomoleküler mühendisliği profesörü olan Huimin Zhao, çalışmanın, genomun tüm bölümlerini hedeflemek için daha geniş bir genom düzenleme aracı seçkisine ihtiyaç duyulduğuna dair kanıtlara katkıda bulunduğunu söyledi.
Zhao, “CRISPR, genetik mühendisliğinde bir devrime yol açan çok güçlü bir araçtır. Ama yine de bazı sınırlamaları var.” dedi.
Kırılgan X sendromu, orak hücre anemisi, beta-talasemi ve diğer hastalıklar, heterokromatindeki genetik kusurların sonucudur. Zhao ve ekibi, iki genom düzenleme aracının canlı memeli hücrelerinde nasıl performans gösterdiğini gözlemlemek için tek moleküllü floresan mikroskobu kullandılar. Floresan ile etiketlenmiş etiketler, ekibin CRISPR ve TALEN’in DNA boyunca hareket etmesinin ve hedef siteleri tespit edip kesmenin ne kadar sürdüğünü ölçmesini sağladı.
Zhao, “CRISPR’nin genomun daha az sıkı yaralanmış bölgelerinde daha iyi çalıştığını bulduk, ancak TALEN heterokromatin bölgesindeki bu genlere CRISPR’den daha iyi erişebilir. TALEN’in CRISPR’den daha yüksek düzenleme verimliliğine sahip olabileceğini de gördük. DNA’yı kesebilir ve ardından CRISPR’den daha verimli değişiklikler yapabilir.” dedi.
Cas9, kompakt heterokromatik yapılarda hapsolmuş olurken, TALE heterokromatini verimli bir şekilde yönlendirebiliyor.
TALEN, çoklu deneylerde CRISPR’den beş kat daha verimli oldu. Çalışmanın sonucunda elde edilen bulguların genomun çeşitli kısımlarını hedeflemek için gelişmiş yaklaşımlara yol açacağını söyledi.
Araştırmacılar bulgularını Nature Communications dergisinde yayınladılar.
Kaynak:
Kaynak.1: Jain, S., Shukla, S., Yang, C., Zhang, M., Fatma, Z., Lingamaneni, M., … & Zhao, H. (2021). TALEN outperforms Cas9 in editing heterochromatin target sites. Nature communications, 12(1), 1-10.
Kaynak.2: https://news.illinois.edu/view/6367/1885424885
Kaynak.3: https://www.nature.com/articles/s41467-020-20672-5#Sec28
