Ученые разработали систему редактирования геномов вирусов-бактериофагов

Американские молекулярные биологи смогли адаптировать популярный геномный редактор CRISPR/Cas13 для работы с геномом вирусов-бактериофагов. Это дает возможность вносить точечные изменения в их гены и создавать новые вариации вирусных лекарств от бактериальных инфекций, сообщается в журнале Nature Microbiology.

«Мы адаптировали РНК-редактор CRISPR/Cas13 для работы с геномом этих бактериальных патогенов», – заявили специалисты.

Система CRISPR/Cas9 представляет из себя своеобразный генетический «антивирус», она способна находить и уничтожать следы вирусной ДНК в геноме микроба. Ее открытие привело к созданию множества геномных редакторов на базе CRISPR/Cas9 и похожих клеточных систем, способных редактировать не только молекулы ДНК, но и РНК.

Команда ученых под руководством доцента университета Калифорнии в Сан-Франциско Джозефа Бонди-Деноми смогла адаптировать одну из версий этого геномного редактора, CRISPR/Cas13, для работы с геномом вирусов-бактериофагов. Так исследователи называют разновидности вирусов, которые атакуют только микробов и не представляют угрозу для человека.

Бактериофаги часто рассматриваются учеными в качестве возможной замены для антибиотиков. Но мешает этому то, что микробы быстро мутируют и становятся защищенными от многих вирусов-бактериофагов широкого действия. Исследователи разработали подход, позволяющий эту проблему обойти с помощью внесения точечных модификаций в ДНК этих вирусов.

По словам ученых, эта система вносит изменения не в саму ДНК вируса, а в ее РНК-копии, которые применяются для производства новых вирусных частиц внутри зараженных микробов. Таким образом специалисты обходят защитные системы бактериофагов, которые мешают бактериальному «антивирусу» распознавать геном вируса и уничтожать его.

Для этого они модифицировали структуру фермента Cas13 таким образом, что он не разрушал всю копию вирусного генома, а удалял из цепочки только часть, по структуре совпадающую с одним из коротких РНК-шаблонов. Работу этой системы ученые проверили на бактериофагах OMKO1, ФKZ и PaMx41, которые поражают синегнойную палочку и нередко применяются в борьбе с «неуязвимыми» для антибиотиков вариациями этого микроба.

Последующие опыты ученых показали, что модифицированная версия фермента Cas13 смогла встроить в геном бактериофагов OMKO1, ФKZ и PaMx41 несколько инородных участков ДНК, которые заставляли эти вирусы светиться или вырабатывать разные белки.

По мнению ученых, такие успехи смогут ускорить разработки лекарственных средств на базе генно-модифицированных бактериофагов.

Ранее ученые изучили гигантские вирусы бактерий (джамбофаги) и выявили у них структуру, напоминающую ядро. По мнению ученых, она помогает вирусам преодолевать защитные системы бактерий.