El sistema de edición genética CRISPR / Cas9, es una herramienta popular para la ingeniería precisa del genoma. Sin embargo, recientemente se ha demostrado que la cromatina, el complejo ARN-ADN-proteína que controla la organización cromosómica y la expresión génica en los núcleos de las células de mamíferos, bloquea el acceso de Cas9 a ciertos sitios objetivo del ADN.

Si bien la edición de genes mediada por Cas9 ha sido exitosa en aplicaciones específicas, la compleja estructura de la cromatina y su variación en diferentes tipos de células de mamíferos y en diferentes genes representa una barrera para la confiabilidad y uso constante de esta herramienta de corte del ADN.

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Buscando acceso

A fin de superar los desafíos asociados con la inaccesibilidad de Cas9 a sitios específicos del ADN, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona exploró la posibilidad de interrumpir la cromatina cerrada, y de este modo, exponer el ADN a Cas9 y mejorar la eficiencia de la edición genética.

El estudio muestra que el uso de proteínas de fusión asociadas al activador de unión al ADN puede ser un método eficaz para mejorar la eficiencia de las herramientas de edición genética.

Lograr acceder a áreas del código genético que hasta ahora han permanecido aisladas, no solo representa un paso crucial de la ingeniería genómica, sino una ventana de oportunidades sin precedente en los esfuerzos orientados a combatir enfermedades de origen genético.

Para abordar las barreras impuestas por la cromatina contra la edición eficiente mediada por CRISPR del ADN humano, el equipo investigó dos métodos para interrumpir el silenciamiento epigenético dentro de la cromatina enriquecida en proteínas polycomb.

Para ello, comparó dos enfoques: (1) la inhibición química de una enzima que apoya globalmente la formación de complejos polycomb y (2) la focalización específica de proteínas asociadas a la activación cerca del sitio objetivo CRISPR.

Un método eficaz

Dado que la acumulación inducida del complejo represivo polycomb facultativo (PRC) en el transgén luciferasa bloquea la unión de Cas9 y reduce la edición a través de la reparación de unión final no homóloga, los investigadores plantearon la hipótesis de que la eliminación del PRC y / o su conversión a un estado transcripcionalmente activo restablecería la eficiencia de edición.

Los investigadores lograron de interrumpir la cromatina cerrada y exponer el ADN, logrando mejorar la eficiencia de la edición genética.

Con tal propósito, los investigadores probaron UNC1999, un inhibidor de molécula pequeña que bloquea el potenciador de zeste homolog 2, una enzima que mantiene la cromatina cerrada.

Adicionalmente, el equipo examinó las proteínas asociadas a la activación (AAP) que se unen al ADN, expresadas de forma transitoria, que se sabe que admiten un estado abierto de cromatina transcripcionalmente activo.

El equipo evidenció que el tratamiento con UNC1999 no fue suficiente para restaurar completamente la expresión génica o mejorar la edición de Cas9. Pero el tratamiento con AAP mostró una restauración completa de la expresión del gen luciferasa.

Estos resultados muestran que el uso de proteínas de fusión asociadas al activador de unión al ADN puede ser un método eficaz para mejorar la edición de Cas9 dentro de la cromatina.

Referencia: Site-directed targeting of transcriptional activation-associated proteins to repressed chromatin restores CRISPR activity. APL Bioengineering, 2020. https://doi.org/10.1063/1.5127302

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