Há alguns anos, o advento da tecnologia CRISPR marcou um grande avanço na ciência. Derivado de um componente do sistema imunológico bacteriano, o CRISPR é capaz de cortar com precisão o DNA de fita dupla, permitindo aos cientistas modificar genes específicos em plantas, animais e humanos. Essa precisão faz do CRISPR uma ferramenta líder no desenvolvimento de tratamentos para doenças genéticas e adquiridas.
O trabalho descreve o processo de clivagem de diferentes sequências de DNA de fita simples por diferentes homólogos bacterianos na nova família de enzimas Ssn. Crédito da foto: Ella Maru Studio
Recentemente, o professor Frédéric Veyrier e a sua equipa do Instituto Nacional Francês de Investigação Científica (INRS) desenvolveram uma nova ferramenta genética baseada na família de enzimas Ssn. Ao contrário do CRISPR, esta ferramenta visa e corta apenas cadeias simples de DNA, levando a edição genética a um novo nível de especificidade. Suas descobertas foram publicadas recentemente na revista Nature Communications. Este grande avanço revela um mecanismo genético chave que poderá revolucionar inúmeras aplicações biotecnológicas.
O DNA de fita simples é menos comum que o DNA de fita dupla. É comumente encontrado em certos vírus e desempenha um papel fundamental em certos processos biológicos, como replicação ou reparo celular. O DNA de fita simples também é usado em muitas tecnologias (sequenciamento, edição de genes, diagnóstico molecular, nanotecnologia).
Até à data, não foram descritas endonucleases (enzimas que cortam o ADN) que visem especificamente sequências de ADN de cadeia simples, o que representa um obstáculo ao desenvolvimento de tecnologias baseadas nesse ADN.
Agora, a equipe do professor Veyrier descobriu pela primeira vez em laboratório uma família de enzimas capazes de cortar sequências específicas em DNA de fita simples: a família das endonucleases Ssn.
Para atingir este objetivo, a equipe de pesquisa do Centro de Pesquisa em Biotecnologia Armand-Frappilsant do INRS identificou pela primeira vez uma nova família de endonucleases chamada Ssn na superfamília GIY-YIG. Mais especificamente, os investigadores concentraram-se numa enzima da bactéria Neisseria meningitidis, também conhecida como meningococos. A enzima alvo deste estudo é crítica para a troca e mudança de material genético que afeta a evolução dos organismos.
“Durante nossa pesquisa, descobrimos que ele reconhece uma sequência específica que aparece múltiplas vezes nos genomas bacterianos e desempenha um papel fundamental na transformação natural das bactérias. Essa interação afeta diretamente a dinâmica dos genomas bacterianos”, explica o professor Veyrier, especialista em bacteriologia genômica e evolução.
Além desta descoberta fundamental, os cientistas pesquisadores do INRS descobriram milhares de outras enzimas semelhantes. "Mostramos que eles são capazes de reconhecer e clivar especificamente sua própria sequência de DNA de fita simples. Assim, milhares de enzimas têm essa propriedade, e cada uma tem sua própria especificidade", acrescentou Alex Rivera-Millot, pesquisador de pós-doutorado no grupo do professor Veyrier e co-autor do estudo.
Estes resultados representam uma nova ferramenta para reconhecimento e troca de DNA e são de grande importância. Eles abrem caminho para muitas novas aplicações em biologia e medicina. Por um lado, a compreensão deste mecanismo poderia levar a um melhor controlo de bactérias relevantes e das infecções associadas.
Por outro lado, a descoberta de enzimas específicas de DNA de fita simples tornou possível o desenvolvimento de ferramentas de manipulação genética mais precisas e eficientes. Isto poderia melhorar os métodos de edição genética, testes de DNA e diagnóstico molecular. Estas enzimas também podem ser utilizadas para detecção e manipulação de DNA em uma variedade de aplicações médicas e industriais, tais como detecção de patógenos ou manipulação genética para fins médicos e terapêuticos.
Todos esses caminhos são promissores para resolver muitos problemas de saúde. Atualmente, os resultados desta pesquisa estão pendentes de patente.
Compilado de /scitechdaily.com