Американские молекулярные биологи адаптировали популярный геномный редактор CRISPR/Cas13 для работы с геномом вирусов-бактериофагов. Это позволит быстро вносить точечные изменения в их гены и создавать новые вариации вирусных лекарств от бактериальных инфекций, пишут исследователи в статье в журнале Nature Microbiology.

"Многие бактериофаги обладают высоким потенциалом в борьбе с микробами, однако изучение и манипуляции геномом этих вирусов затруднены тем, что их ДНК упакована в своеобразное "белковое ядро", защищающее ее нити от бактериальных "антивирусов". Мы адаптировали РНК-редактор CRISPR/Cas13 для работы с геномом этих бактериальных патогенов", - пишут исследователи.

Система CRISPR/Cas9 представляет собой своеобразный генетический "антивирус", которая находит и уничтожает 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. Их разработка была отмечена в 2020 году Нобелевской премией по химии.

Группа молекулярных биологов под руководством доцента университета Калифорнии в Сан-Франциско (США) Джозефа Бонди-Деноми адаптировала одну из версий этого геномного редактора, CRISPR/Cas13, для работы с геномом вирусов-бактериофагов. Так ученые называют те разновидности вирусов, которые атакуют исключительно микробов и не представляют угрозы для человека.

Геномный редактор для вирусов

Еще со времен исследований советских вирусологов в начале XX века бактериофаги часто рассматриваются в качестве возможной замены для антибиотиков. Пока этому мешает то, что микробы быстро мутируют и приобретают защиту от многих вирусов-бактериофагов широкого профиля действия. Бонди-Деноми и его коллеги разработали подход, который позволит обойти эту проблему при помощи внесения точечных модификаций в ДНК этих вирусов.

Эта система, как объясняют исследователи, работает опосредованным образом - она вносит изменения не в саму ДНК вируса, а в ее РНК-копии, которые используются для производства новых вирусных частиц внутри зараженных микробов. Подобным образом ученые обходят защитные системы бактериофагов, мешающие бактериальному "антивирусу" распознавать геном вируса и уничтожать его.

Для этого ученые модифицировали структуру фермента Cas13 таким образом, что он не разрушал всю копию вирусного генома, а удалял из цепочки только ту ее часть, которая совпадала по структуре с одним из коротких РНК-шаблонов. Работу этой системы исследователи проверили на бактериофагах ФKZ, OMKO1 и PaMx41, которые поражают синегнойную палочку и часто используются для борьбы с "неуязвимыми" для антибиотиков вариациями этого микроба.

Последующие опыты подтвердили, что модифицированная версия фермента Cas13 позволила ученым встроить в геном бактериофагов ФKZ, OMKO1 и PaMx41 несколько инородных участков ДНК, заставлявших эти вирусы светиться или вырабатывать разные белки. Подобные успехи, как считают ученые, открывают дорогу для ускоренной разработки лекарств на базе генно-модифицированных бактериофагов.

По материалам сайта ТАСС