Отправить статью по E-mail 
Методы изучения генетических модификаций
- Авторы: Москалев А.В.1, Гумилевский Б.Ю.1, Апчел В.Я.1,2, Цыган В.Н.1
-
Учреждения:
- Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
- Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
- Выпуск: Том 22, № 4 (2020)
- Страницы: 172-182
- Раздел: Обзоры
- URL: https://journals.rcsi.science/1682-7392/article/view/62825
- DOI: https://doi.org/10.17816/brmma62825
- ID: 62825
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Рассмотрены объекты и современные методы редактирования генома. Охарактеризована иммунная система прокариот и их защитные механизмы, препятствующие целевому редактированию генома в интересах исследователя. Таким механизмом у прокариот являются кластерные регулятивные межпространственные короткие палиндромные повторы. Число таких повторов у различных объектов отличается, что в итоге не позволяет получить идеальную стандартную модель. В настоящее время идентифицированы три типа таких систем, имеющих свой механизм для генерации белков. Охарактеризованы белки, которые в настоящее время чаще всего используются для редактирования генома и выявления участков протоспейсерных соседних мотивов. Дана подробная характеристика организации иммунной системы прокариот и фаз ее активности. На сегодняшний день идентифицированы три типа систем с короткими палиндромными повторами, расположенными группами или ассоциированным (ферментным) белком Cas9. Каждая система использует свой механизм для генерации белков, катализирующих расщепление нуклеиновых кислот. Чаще всего используется система с короткими палиндромными повторами II типа, лучше адаптированная для редактирования генома из-за своей простоты. Установлено, что систему с короткими палиндромными повторами-Cas9 можно использовать для точечного редактирования генома и у эукариот. Это осуществляется либо посредством негомологичного присоединения конца, либо путем гомологически направленной репарации. Перспективным вариантом генетического моделирования является использование фермента-эндонуклеазы Cpf1, являющейся эффекторным белком систем с короткими палиндромными повторами-Cas V типа. Cpf1 мельче, чем ферментный белок Cas9, и для функционирования системы нужны только спейсеры рибонуклеиновой кислоты без дополнительной рибонуклеиновой кислоты. В отличие от Cas9, который разрезает обе цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты в одном и том же месте, Cpf1 генерирует разрез, создавая «липкие» концы, которые можно использовать для вставки интересующих последовательностей путем комплементации и лигирования. Вероятно, что система с использованием фермента-эндонуклеазы Cpf1 будет удобнее системы, где используется белок – Cas9, так как расширяется диапазон редактирования управляемого генома рибонуклеиновой кислоты для осуществления необходимых правок.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
А. В. Москалев
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
Автор, ответственный за переписку.
Email: vmeda-nio@mil.ru
Россия, Санкт-Петербург
Б. Ю. Гумилевский
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
Email: vmeda-nio@mil.ru
Россия, Санкт-Петербург
В. Я. Апчел
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова; Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
Email: vmeda-nio@mil.ru
Россия, Санкт-Петербург
В. Н. Цыган
Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова
Email: vmeda-nio@mil.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Москалев, А.В. Общая иммунология с основами клинической иммунологии / А.В. Москалев, В.Б. Сбойчаков, А.С. Рудой. – М.: Гэотар-Медиа, 2015. – 351 с.
- Ярилин, А.А. Иммунология / А.А. Ярилин. – М.: Гэотар-Медиа, 2010. – 957 с.
- Abbas, A.K. Cellular and Molecular Immunology. ‒ 9-th edition / A.K. Abbas, A.H. Lichtman, S. Pillai. ‒ Philadelphia, Pennsylvania: W. B. Saunders Company, 2018. – 565 p.
- Bhaya, D. CRISPR-Cas systems in bacteria and archaea: Versatile small RNAs for adaptive defense and regulation / D. Bbhay [et al.] // Annu. Rev. Genet. – 2011. – Vol. 45. – P. 273–297.
- Cai, L. Suppression of hepatocyte growth factor production impairs the ability of adipose-derived stem cells to promote ischemic tissue revascularization / L. Cai [et al.] // Stem Cells. – 2007. – Vol. 25. – P. 3234–3243
- Hilton, I.B. Epigenome editing by a CRISPR-Cas9 – based acetyltransferase activates genes from promoters and enhancers / I.B. Hilton [et al.] // Nat. Biotechnol. – 2015. – Vol. 33. – P. 510–517.
- Gilbert, L.A. CRISPR–mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes / L.A. Gilbert [et al.] // Cell, – 2013. – Vol. 154. – P. 442 – 451.
- Kern, S.E. Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow, umbilical cord blood, or adipose tissue / S.E. Kern [et al.] // Stem Cells. – 2006. – Vol. 24. – P. 1294–1301.
- Lee, J. Human adipose-derived stem cells display myogenic potential and perturbed function in hypoxic conditions / J. Lee [et al.] // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2006. – Vol. 341. – P. 882–888.
- Li, B. Adipose tissue stromal cells transplantation in rats of acute myocardial infarction / B. Li [et al.] // Coron Artery Dis. – 2007. – Vol. 18. – P. 221–227.
- McDonald, J.I. Reprogrammable CRISPR/Cas9-based system for inducing site-specific DNA methylation / J.I. McDonald [et al.] // Biol. Open. – 2016. – Vol. 5. – P. 866–874.
- Olson, K. Contemporary clinical immunology and serology / K. Olson, E. De Nardin. ‒ New Jersey: Upper Saddle River, 2013. – 439 p.
- Rose, N.R. The autoimmune diseases. ‒ fith edition / N.R. Rose, I.R. Mackay. ‒ Philadelphia, 2018. ‒ 1265 p.
- Slack, J.M.W. The science of stem cells / J.M.W. Slack. – Wiley, 2018. – 248 p.
- Sternberg, S.H. DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9 / S.H. Sterberg // Nature. – 2014. – Vol. 507. – P. 62–67.
- Thakore, P.I. Highly specific epigenome editing by CRISPR-Cas9 repressors for silencing of distal regulatory elements / P.I. Thakore [et al.] // Nat. Methods. – 2015. – Vol. 12. – P. 1143–1149.
- Wu, Y. Mesenchymal stem cells enhance wound healing through differentiation and angiogenesis / Y. Wu [et al.] // Stem Cells. – 2007. – Vol. 25. – P. 2648–2659.
- Zabriskie, J.B. Essential clinical immunology / J.B. Zabriskie – N. Y., 2009. – 362 p.
- Zetsche, B. Cpf1 is a single RNA – guided endonuclease of a class 2 CRISPR-Cas system / B. Zetsche [et al.] // Cell. – 2016. – Vol. 163. – P. 759–771.
Дополнительные файлы
