யூகாரியோடிக் CRISPR-Cas homolog, Fanzor2 இன் அமைப்பு, மரபணு திருத்தத்திற்கான அதன் வாக்குறுதியைக் காட்டுகிறது
செயின்ட் ஜூட் குழந்தைகள் ஆராய்ச்சி மருத்துவமனையின் விஞ்ஞானிகள், பாக்டீரிய மூதாதையர்களிடமிருந்து Fanzor2 இன் வேறுபாட்டை எவ்வாறு எதிர்கால மரபணு பொறியியல் முயற்சிகளுக்கு ஒரு பயனுள்ள கருவியாக மாற்றலாம் என்பதை வெளிப்படுத்தினர்.
உயிரியல் மருத்துவத்தில் ஒரு புரட்சி தற்போது நடந்து கொண்டிருக்கிறது, இது புரோகாரியோடிக் CRISPR-Cas9 போன்ற மரபணு பொறியியல் கருவிகளின் பயன்பாட்டால் இயக்கப்படுகிறது. புதிய ஜீனோம் எடிட்டிங் அமைப்புகள் பல்வேறு உயிரினங்களில் தொடர்ந்து அடையாளம் காணப்பட்டு, பல்வேறு சிகிச்சைப் பயன்பாடுகளுக்கான சாத்தியமான கருவிப்பெட்டியைச் சேர்க்கிறது. செயின்ட் ஜூட் சில்ட்ரன்ஸ் ரிசர்ச் ஹாஸ்பிட்டலில் உள்ள விஞ்ஞானிகள் ஃபான்ஸர்ஸ், யூகாரியோடிக் ஜீனோம்-எடிட்டிங் புரதங்களின் பரிணாமப் பயணத்தை ஆய்வு செய்தனர். கிரையோ-எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியைப் (கிரையோ-இஎம்) பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஃபான்ஸோர்2 இன் மற்ற ஆர்என்ஏ-வழிகாட்டப்பட்ட அணுக்கருக்களிலிருந்து கட்டமைப்பு வேறுபாட்டைப் பற்றிய நுண்ணறிவுகளை வழங்கினர், எதிர்கால புரதப் பொறியியல் முயற்சிகளுக்கான கட்டமைப்பை முன்மொழிந்தனர். கண்டுபிடிப்புகள் இன்று இயற்கை கட்டமைப்பு மற்றும் மூலக்கூறு உயிரியலில் வெளியிடப்பட்டன.
CRISPR-Cas9, 2020 இல் வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசை வென்ற மரபணு-எடிட்டிங் அணுகுமுறை, இயற்கையாக நிகழும் மரபணு எடிட்டிங் சிஸ்டம் பாக்டீரியாவின் பாதுகாப்பு பொறிமுறையாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. CRISPR-Cas அமைப்புகள் டிரான்ஸ்போசன்களில் இருந்து தோன்றியிருக்கலாம், டிஎன்ஏ கூறுகள் ஒரு மரபணு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு நகரும். சமீபத்தில், TnpB எனப்படும் பாக்டீரியாவில் காணப்படும் ஒரு பெரிய மற்றும் பழமையான டிரான்ஸ்போசன்-தொடர்புடைய புரதக் குடும்பம், பல CRISPR-Cas9 மற்றும் -Cas12 துணை வகைகளுக்கு ஒரு செயல்பாட்டு முன்னோடியாக இருப்பது கண்டறியப்பட்டது, இது இரண்டு செயல்முறைகளுக்கு இடையே ஒரு பரிணாம பாலத்தை வழங்குகிறது. Fanzor1 மற்றும் Fanzor2 ஐ உள்ளடக்கிய Fanzor புரதக் குடும்பம், யூகாரியோட்டுகள் மற்றும் யூகாரியோடிக் வைரஸ்களில் காணப்படும் TnpB இன் ஹோமோலாக்ஸ் ஆகும்.
எலிசபெத் கெல்லாக், PhD, St. ஜூட் கட்டமைப்பு உயிரியல் துறை, Fanzor2 இன் கட்டமைப்பை ஆய்வு செய்து, இந்த அமைப்புகள் எவ்வாறு உருவாகியுள்ளன, மரபணு பொறியியல் தொழில்நுட்பத்திற்கான எதிர்கால அணுகுமுறைகளைத் தெரிவிக்க முக்கிய நுண்ணறிவுகளை வழங்குகின்றன.
Fanzor சாத்தியம் அதன் கட்டமைப்பு-செயல்பாடு உறவில் உள்ளது
“சிஆர்ஐஎஸ்பிஆர்-கேஸ்9 போன்ற டிஎன்பிபிகளும் ஆர்என்ஏ-வழிகாட்டப்பட்ட அணுக்கருக்கள் என்று கண்டுபிடிக்கப்பட்டதிலிருந்து, அவற்றின் பன்முகத்தன்மையில் நாங்கள் மிகவும் ஆர்வமாக உள்ளோம்” என்று கெல்லாக் விளக்கினார். “அவற்றின் கட்டிடக்கலை, வடிவங்கள் மற்றும் அவற்றுடன் தொடர்புடைய ஆர்என்ஏக்கள் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் அவை மிகப் பெரிய வகைகளைக் கொண்டுள்ளன. TnpB களுக்கான அனைத்து வகையான உயிரியல் பாத்திரங்களையும் இப்போது நாங்கள் கண்டுபிடித்துள்ளோம்.
TnpBs மற்றும் Fanzors ஐ மிகவும் உற்சாகமடையச் செய்யும் ஒரு முக்கிய காரணி அவற்றின் ஒப்பீட்டு அளவு – அவை அவற்றின் Cas9 மற்றும் Cas12 உறவுகளை விட கணிசமாக சிறியவை. மரபணு பொறியியலின் அடிப்படையில், புரதத்தின் அளவைக் குறைப்பது அதிக செயல்பாட்டை வழங்குகிறது. Fanzor2 இன் கிரையோ-இஎம் கட்டமைப்புகள் மூலம் அதன் சொந்த ஆர்என்ஏ வழிகாட்டி மற்றும் டிஎன்ஏ இலக்குடன் தொடர்புடையது, கெல்லாக் ஆர்என்ஏ-வழிகாட்டப்பட்ட கருக்களில் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டிற்கு இடையேயான உறவை ஒன்றாக இணைத்தார். Fanzor2 இன் செயலில் உள்ள தளத்தை கட்டமைக்க உதவுவதில் RNA இன் பங்கு மற்ற வகுப்புகளிலிருந்து வேறுபடுகிறது என்பதையும் இந்த வேலை வெளிப்படுத்தியது, RNA மற்றும் புரதம் CRISPR நியூக்ளியஸின் Cas12 குடும்பத்திலிருந்து ஒரு தனி பரிணாம கிளையில் இணைந்து பரிணாம வளர்ச்சியடைந்தது.
“புரதமானது மிகவும் குறைவாகவே இருந்தது, ஆனால் அவை அவற்றின் ஆர்என்ஏக்களுடன் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைப் பொறுத்து அதிக இணக்கத்தன்மை உள்ளதாக கட்டமைப்பு அறிவுறுத்துகிறது” என்று கெல்லாக் கூறினார். “அதன் அளவை மேலும் குறைக்கலாம் என்று இது குறிக்கிறது, ஆனால் அதைப் புரிந்து கொள்ள இன்னும் நிறைய செய்ய வேண்டும்.”
RNA-வழிகாட்டப்பட்ட அணுக்கருக்களின் அடுத்த தலைமுறையை பொறியியலுக்கான புதுமையான அணுகுமுறைகளுக்கான ஏவுதளமாக இந்த அமைப்பு இருக்கும் என்று கெல்லாக் நம்புகிறார். மேலும், குடும்பத்தின் பன்முகத்தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, அறிவுடன் சக்தி வருகிறது என்பது தெளிவாகிறது. “இந்த வளாகங்களின் கட்டமைப்பு பன்முகத்தன்மை என்பது நமக்குப் புரியாத ஒன்று” என்று அவர் வலியுறுத்தினார். “ஆர்என்ஏ-வழிகாட்டப்பட்ட அணுக்கருவை உருவாக்கும் செயல்பாட்டுக் கட்டுப்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்வது மட்டுமல்லாமல், அந்தக் கொள்கைகளை நீங்கள் எவ்வாறு புரிந்துகொண்டு, பொறியியலில் அவற்றைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள் என்பதும் முக்கியமானது என்று நான் நினைக்கிறேன். அதில்தான் நான் ஆர்வமாக உள்ளேன்.”
ஆசிரியர்கள் மற்றும் நிதி
ஆய்வின் முதல் ஆசிரியர்கள் Richard Schargel, Cornell University; மற்றும் ஜுஹைப் கய்யூம் மற்றும் அஜய் சிங் தன்வார், செயின்ட் ஜூட். ஆய்வின் மற்ற ஆசிரியர் ரவி களத்தூர், செயின்ட் ஜூட்.
தேசிய சுகாதார நிறுவனம் (R01GM144566), பியூ பயோமெடிக்கல் அறக்கட்டளை, தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை பட்டதாரி ஆராய்ச்சி பெல்லோஷிப் திட்டம் மற்றும் செயின்ட் ஜூடின் நிதி திரட்டுதல் மற்றும் விழிப்புணர்வு அமைப்பான ALSAC ஆகியவற்றின் மானியங்களால் இந்த ஆய்வு ஆதரிக்கப்பட்டது.
செயின்ட் ஜூட் குழந்தைகள் ஆராய்ச்சி மருத்துவமனை
செயின்ட் ஜூட் குழந்தைகள் ஆராய்ச்சி மருத்துவமனை குழந்தை பருவ புற்றுநோய், அரிவாள் உயிரணு நோய் மற்றும் பிற உயிருக்கு ஆபத்தான கோளாறுகளை உலகம் புரிந்துகொண்டு, சிகிச்சை அளித்து குணப்படுத்துகிறது. இது தேசிய புற்றுநோய் நிறுவனத்தால் நியமிக்கப்பட்ட முழுமையான புற்றுநோய் மையம் குழந்தைகளுக்காக மட்டுமே உள்ளது. செயின்ட் ஜூடில் உருவாக்கப்பட்ட சிகிச்சைகள், 60 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு மருத்துவமனை திறக்கப்பட்டதில் இருந்து ஒட்டுமொத்த குழந்தைப் பருவ புற்றுநோய் உயிர்வாழ்வு விகிதத்தை 20% இலிருந்து 80% ஆக உயர்த்த உதவியது. உலகெங்கிலும் உள்ள உள்ளூர் மருத்துவமனைகள் மற்றும் புற்றுநோய் மையங்களில் உள்ள மருத்துவர்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு சிகிச்சையின் தரத்தை மேம்படுத்தவும், இன்னும் கூடுதலான குழந்தைகளுக்கான பராமரிப்பை மேம்படுத்தவும் உதவும் முன்னேற்றங்களை செயின்ட் ஜூட் பகிர்ந்து கொள்கிறார்.