تصویری باکیفیت از یک آنزیم فعال

 گروهی از دانشمندان آمریکایی و کانادایی با استفاده از روش میکروسکوپ الکترونی برودتی «cryo-EM» توانسته‌اند تصویری سه‌بعدی در مقیاس اتمی از آنزیم «Cas9» قبل و بعد از قطع کردن دی‌ان‌ای تهیه کنند. این تصویر اطلاعات جدیدی درباره‌ی نحوه‌ی کارکرد ویرایش ژنی CRISPR-Cas9 ارائه می‌کند که می‌تواند به محققین در توسعه‌ی نسخه‌های جدید کارکرد کارآمدتر و دقیق‌تر ویرایش ژنی کمک کند.

یک ابزار ویرایش‌ ژنی است که در آن آنزیم Cas9 مانند یک جفت مولکول برنده عمل می‌کند که می‌تواند ساقه‌های دی‌ان‌ای را قطع کنند. وقتی که این آنزیم برش خود را در نقاط خاص دی‌ان‌ای انجام می‌دهد، می‌توان جانِشانی و ویرایش ژنی را انجام داد و بنابراین توالی دی‌ان‌ای را عوض کرد. برای درک بهتر توالی اتفاقات رخ داده در این فرآیند، محققین از تکنولوژی cryo-EM استفاده کرده‌اند و از آنزیم Cas9 در حین کار تصویربرداری کرده‌اند.

دکتر «سریرام سوبرامانیام» از دانشگاه بریتیش کلمبیا و آزمایشگاه تحقیقات سرطان فردریک، می‌گوید: «خیلی هیجان‌انگیز است که بتوانیم در این سطح از جزئیات رخ داده در حین کار آنزیم Cas9 و بریدن و جانِشانی دی‌ان‌ای توسط این آنزیم باخبر شویم. این تصاویر اطلاعات ارزشمندی را برای بهبود کارایی فرآیند ویرایش ژنی در اختیار ما قرار می‌دهند و بنابراین ما می‌توانیم در آینده جهش‌های دی‌ان‌ای مرتبط با بیماری‌ها را سریع‌تر و دقیق‌تر تصحیح کنیم.»

این تصاویر لحظات تکرارنشدنی از جابه‌جایی‌های مرحله‌ای مولکولی که در هنگام برش دی‌ان‌ای توسط آنزیم Cas9 رخ می‌دهد را به تصویر کشیده است. در این تصاویر لحظات قبل از برش کامل به وضوح به نمایش درآمده است. دکتر «میلیان سیمونوویچ» از دانشگاه ایلینویز، می‌گوید: «یکی از معضلاتی که از توسعه‌ی ابزارهای بهتر در زمینه‌ی ویرایش ژنی توسط Cas9 جلوگیری می‌کند، این است که ما تصویری از برش آن‌را در دسترس نداشتیم. ولی اکنون ما تصویر واضح‌تری در دسترس داریم و حتی می‌توانیم ببینیم که محیط‌های حرکتی اصلی آنزیم در حین عملکرد کجا هستند و شاید همین نقطه جایی برای بهبود روش باشد.»

نتایج کار این دانشمندان در مجله‌ی Nature Structural and Molecular Biology به چاپ رسیده است.