CRISPR-Cas nukleazės, tokios kaip Cas9 ar Cas12, dar vadinamos genų žirklėmis, sukėlė proveržį genomo redagavimo srityje. Jos leidžia tiksliai redaguoti genomus ir ištaisyti ligas sukeliančias mutacijas, bet Cas9 ar Cas12 dydis riboja jų pristatymą tikslinėse ląstelėse panaudojant su adenovirusais susijusius virusus (Adeno-associated viruses, AAV), kurie jau naudojami genų terapijoje.
2021 m. „Nature“ žurnale publikuotame straipsnyje VU GMC mokslininkai aprašė jų atrastas naujos klasės genų žirkles, vadinamas TnpB, susijusias su mobiliais genomo elementais – transpozonais, ir parodė, kad jos yra mažiausios iki šiol žinomos nukleazės, kurios gali būti pritaikytos efektyviam genų redagavimui. Tačiau iki šiol buvo nežinoma, kokia yra TnpB baltymo struktūrinė sandara.
„Ši nauja 2023 m. „Nature“ publikacija yra nuoseklaus ir ilgo darbo rezultatas, kuris rodo Lietuvos mokslininkų potencialą gyvybės mokslų srityje ir gebėjimą būti tarp mokslo lyderių. Šis tyrimas parodė, kokia yra TnpB genų žirklių sandara ir kaip jos veikia, o tai sukuria prielaidas tolesnei kryptingai TnpB komplekso inžinerijai, siekiant paversti jas terapiniu įrankiu genetinėms ligoms gydyti“, – teigia prof. V. Šikšnys.
VU mokslininkai pasitelkdami krioelektroninę mikroskopiją (cryo-EM) nustatė mažiausios programuojamos endonukleazės TnpB trimates struktūras, kurios kartu su biocheminiais tyrimais leido paaiškinti, kaip TnpB genų žirklės geba tiksliai atpažinti ir kirpti DNR taikinius. Struktūriniai tyrimai parodė, kad su TnpB baltymu susijungusi ilga RNR molekulė sudaro sudėtingą trimatę struktūrą, kuri ne tik padeda atpažinti DNR taikinį, bet ir kontroliuoja TnpB DNR kirpimo aktyvumą. Struktūrų palyginimas ir bioinformatinė analizė atskleidė, kad TnpB yra Cas12 nukleazių šeimos pirmtakas ir sudaro Cas12 struktūrinę-funkcinę šerdį.
Kaip pažymėjo vienas straipsnio autorių dr. Giedrius Sasnauskas, šio tyrimo sėkmę nulėmė keli dalykai. „Visų pirma – aktualus tyrimų objektas ir VU GMC biochemikų, molekulinių biologų, bionformatikų ir kolegų iš Danijos bendradarbiavimas. Bet svarbiausia, kad šiuos tyrimus galėjome atlikti Lietuvoje panaudodami VU GMC esantį krioelektroninį mikroskopą“, – sako tyrėjas.
Tyrimus atliko VU GMC mokslininkų kolektyvas: dr. Giedrius Sasnauskas, dr. Giedrė Tamulaitienė, dokt. Gytis Druteika, dr. Arūnas Šilanskas, dr. Darius Kazlauskas, prof. Česlovas Venclovas, dr. Tautvydas Karvelis ir prof. Virginijus Šikšnys. Prie tyrimų taip pat prisidėjo Kopenhagos universiteto mokslininkai dr. Arturo Carabias ir prof. Guillermo Montoya.
„Nature“ yra prestižinių mokslo žurnalų sąrašo viršūnėje besipuikuojantis, daugiausia cituojamas tarptautinis savaitinis žurnalas, skelbiantis geriausius recenzuojamus tyrimus, apimančius visas mokslo ir technologijų sritis. Tyrimai atrenkami atsižvelgiant į jų originalumą, svarbą, tarpdiscipliniškumą, aktualumą, prieinamumą ir netikėtas išvadas.
Šie tyrimai buvo finansuoti Novozyme granto (prof. V. Šikšniui), Lietuvos mokslo tarybos (S-MIP-21–8), Novo Nordisk fondo (NNF14CC0001, NNF0024386, NNF17SA0030214, NNF18OC0055061) ir Lundbeck fondo (R380–2021-1448).
