​📰 SynTnpB: эффективность редактирования ДНК с помощью синтетических CRISPR превзошла природные аналоги

​📰 SynTnpB: эффективность редактирования ДНК с помощью синтетических CRISPR превзошла природные аналоги

Впервые учёные с помощью ИИ создали синтетические белки CRISPR, которые редактируют ДНК эффективнее природных. Работа с участием нобелевского лауреата Дженнифер Даудна открывает дорогу к генным редакторам, не имеющим аналогов в природе.

ИИ и синтетические нуклеазы: новый подход к редактированию генома

Лауреат Нобелевской премии по химии 2020 года Дженнифер Даудна (да-да, та самая, что стоит у истоков редактуры генома) вновь вписала своё имя в историю. На этот раз — вместе с моделью искусственного интеллекта. Команда из Калифорнийского университета в Беркли задействовала алгоритмы, чтобы создать синтетические белки для системы CRISPR. Результаты вышли в свежем Science — и там, если честно, попахивает прорывом. Разработанные белки назвали SynTnpB. По сути, это синтетические версии нуклеаз TnpB — компактных эволюционных предшественников знаменитого Cas12. Ручная доводка таких штуковин — адский труд, молекула то форму теряет, то вовсе разваливается. Но исследователи пошли другим путём.

Они применили модель обратной свёртки белков: алгоритм подбирал аминокислотную последовательность под заданную конечную форму, причём жёстко ограничивая её эволюционными рамками. Другими словами, машина не просто фантазировала, а создавала молекулы, которые природа могла бы выдумать за миллионы лет, но не стала. Итог — тысячи вариантов синтетических нуклеаз SynTnpB, которые вышли за границы естественной эволюции. Искусственный интеллект здесь выступил не хайповым дополнением, а главным конструктором, позволившим заглянуть туда, куда бактериальная эволюция дойти так и не сподобилась.

Превосходство и перспективы синтетических CRISPR

Высокопроизводительный скрининг тысяч вариантов SynTnpB показал, что эффективность редактирования ДНК с помощью этих искусственных нуклеаз превзошла активность природного TnpB в клетках бактерий, растений и человека. При этом исследование структуры наиболее сильно изменённого варианта методом криоэлектронной микроскопии выявило дополнительные стабилизирующие контакты на стыке интерфейсов РНК и ДНК — именно они, вероятно, и обеспечили повышенную активность.

Молекулярный биолог Сорен Лиенкамп из Цюрихского университета, не участвовавший в работе, дал высокую оценку подходу: «Работа объединила проектирование с помощью ИИ и РНК-направляемые нуклеазы. Если CRISPR сделал доступным редактирование ДНК по запросу, то ИИ-проектирование белков позволяет задавать молекулам принципиально новые свойства».

Сформулированная стратегия доказала возможность создания не существующих в природе РНК-направляемых нуклеаз и активных связывателей нуклеиновых кислот. Метод расширил проектируемое белковое пространство и продемонстрировал способ получения эффективных генных редакторов без ограничений природной эволюции.

Таким образом, сочетание CRISPR и ИИ-проектирования белков позволяет выйти за рамки естественной эволюции. Синтетические нуклеазы SynTnpB — лишь первый шаг; в перспективе этот подход приведёт к созданию принципиально новых инструментов для генной терапии и сельского хозяйства.

🔗 Читать статью на сайте

📢 ТехноЛут