xCas9: CRISPR diventa super-adattabile

pam sequence

Per infilarsi nella giusta posizione e fare il suo lavoro, il sistema CRISPR ha bisogno di ancorarsi a una breve sequenza detta PAM. James Kozubek nel libro “Modern Prometheus” (Cambridge University Press) l’ha paragonata a un calzascarpe, perché questa sequenza consente al complesso molecolare di scivolare aderendo al sito bersaglio. Per poter calzare ogni gene, servirebbe un calzascarpe super-adattabile. L’equivalente di una chiave universale in grado di aprire ogni serratura. Il gruppo di David Liu, del Broad Institute, si è avvicinato all’obiettivo sviluppando una nuova variante dell’enzima taglia-DNA Cas9. Si chiama xCas9 e viene descritta oggi su Nature.

Per capire bene il meccanismo è utile ricordare che prima di diventare uno strumento biotech, CRISPR era (e ancora è) il sistema naturale con cui molti batteri si difendono dai virus. I batteri archiviano gli identikit dei loro minuscoli nemici in una porzione del proprio DNA e poi, quando avvistano un virus schedato, passano all’attacco con le forbici molecolari. Ma allora perché le forbici di CRISPR tagliano solo il DNA virale e non recidono il DNA batterico dove sono archiviate le stesse sequenze? La risposta è semplice: l’enzima taglia-DNA riconosce il self dal non-self, grazie a delle etichette presenti nel DNA virale ma non in quello batterico. Le sequenze PAM appunto (l’acronimo sta per “motivo adiacente al protospaziatore”). Se la sequenza PAM non c’è, il sistema CRISPR non entra in azione. Questo vale per CRISPR inteso come sistema immunitario batterico, ma anche per CRISPR inteso come strumento biotech. La piattaforma tecnologica, costituita dall’enzima taglia-DNA e dall’identikit di RNA fornito di volta in volta dai ricercatori per indirizzare la macchina molecolare verso il gene da modificare, può essere adattata per prendere di mira qualsiasi sequenza nel genoma degli organismi superiori, uomo compreso, ma c’è una condizione. La sequenza bersaglio deve essere adiacente a una sequenza PAM. Nella variante più utilizzata, quella che usa la classica Cas9, la sequenza PAM è costituita dalle tre lettere NGG. Insomma ci deve essere un qualsiasi nucleotide (N) seguito da due guanine (GG). Questo limitava il raggio di azione della tecnica, perciò diversi gruppi di ricerca hanno rovistato nel mondo batterico a caccia di altri enzimi naturali con requisiti PAM diversi. Alcuni si sono anche messi all’opera per modificare artificialmente l’enzima Cas9, nel tentativo di renderlo adattabile a calzascarpe diversi. Il risultato migliore ottenuto finora è quello pubblicato da Liu e colleghi su Nature: utilizzando un approccio di evoluzione molecolare detto PACE, i ricercatori hanno sviluppato una variante che funziona bene nei mammiferi e riconosce un ampio ventaglio di PAM tra cui NG, GAA e GAT. La nuova arrivata (xCas9) non solo è più adattabile della Cas9 classica, ma è anche molto più specifica. La buona notizia, insomma, è che non dobbiamo scegliere tra efficienza, compatibilità e precisione, possiamo avere tutto insieme.

(Credit: l’immagine è stata presa da un’animazione di Nature Methods)

One thought on “xCas9: CRISPR diventa super-adattabile

  1. Da curioso neofito mi sono divertito nel leggere queste poche righe e vederci esattamente le stesse amorevoli cure e attenzioni di un genitore nel dare al figlio piccolo tutte le giuste attenzioni e attrezzature per crescere forte, sano e sveglio, Come se fosse un bambino.

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