Een TAL-effector (afb: WikiMedia Commons)
Transcriptie-activatorachtige-effector-eiwitten oftewel TALE-eiwitten kunnen zo ontworpen worden dat ze aan elk stukje DNA kunnen binden. Onderzoekers ontdekten dat zo’n eiwit een soortgenoot kan verplaatsen dat aan DNA is gebonden aan zijn rechter- maar niet aan zijn linkerkant. Met deze bijzondere eigenschap van TALE zou het aan- en uitzetten van genen een stuk nauwkeuriger kunnen worden, zouden logische circuits in levende cellen gemaakt kunnen worden en zouden hinderlijke misperen kunnen worden voorkomen waaraan CRISPR zich nog wel eens schuldig maakt.
De eigenschappen van een cel en welke genen (in)actief zijn is min of meer vastgelegd per celtype. Bepaalde eiwitten, transcriptiefactoren, zijn in staat de activiteits’knop’ van genen te bedienen. Ook synthetische (dus niet-natuurlijke) eiwitten zijn in staat de genactiviteit te sturen.
Zo’n tien jaar geleden ontdekten onderzoekers de mogelijkheden van transcriptieactivatorachtige effectoren (TALEs). Die werden gevonden in bacteriën die het gemunt hebben op platen. Het bleek dat met een kleine toevoeging aan die eiwitten bijna alle genen kunnen worden uit- of aangezet.
Deze handzame (de)activeringseiwitten zijn de laatste jaren een beetje in de schaduw terecht gekomen van de CRISPR-methode (eveneens afkomstig van bacteriën) die een aantal mogelijkheden overeenkomstig hebben, maar waarmee makkelijker is te werken. Tina Lebar en haar medeonderzoeksters van het nationaal instituut voor scheikunde in Slovenië hebben nu aangetoond dat de TAL-effectoren een paar kunstjes extra kunnen uitvoeren, die deze eiwitten wellicht weer aantrekkelijk maken voor genmanipulatie. Ze ontdekten dat twee effectoren naast elkaar de linker in staat is de rechter te verwijderen maar niet andersom. “Dat is een voorbeeld van gerichte verplaatsing die we voor bepaalde doelen zouden kunnen gebruiken”, zegt medeonderzoeker Roman Jerala.
Genexpressie
De Sloveense onderzoekers denken dat die eigenschappen bij uitstek geschikt zijn om de genexpressie (-activiteit) te veranderen. Lebar: “We kunnen dat zelfs uitbreiden door nog zo’n effector aan de linkerkant toe te voegen. Die kan zijn rechterbuurman verplaatsen, waardoor diens rechterbuurman weer koppelt aan zijn doelwit. Dat lijkt op een domino-effect, alleen valt dan slechts elke tweede domino om. Dat blijkt met vijf effectoren naast elkaar ook te werken.”
Lebar zegt dat met die eigenschap logische functies in het DNA zijn te ‘programmeren’ zoals OF-, EN- en NEN-poorten. Die functies kunnen dan weer gebruikt worden om de reactie van cellen te sturen op uitwendige signalen.
Bij wijze van vingeroefening hebben de onderzoekers al twee Booleaanse logische poorten in zoogdiercellen opgezet met behulp van die verplaatsingstechniek. Dat is eerder gedaan, maar met de TALEs zou dat effectiever gedaan kunnen worden, stellen de onderzoekers. Deze manier om genexpressie te regelen zou uiterst precies zijn, in afwijking van andere technieken die gebruikt worden. Zo zou een bepaald gen geïnactiveerd kunnen worden, terwijl zijn buurman actief blijft.
Die wat de de onderzoekers gepolariseerde verplaatsing noemen zou ook gebruikt kunnen worden om de vorming van een CRISPR-complex te voorkomen op het DNA. Met behulp van die methode is het DNA op bepaalde plaatsen door te knippen, maar dat gebeurt ook wel eens op plaatsen waar het niet bedoeld is. Met de TAL-effectoren zou het DNA beschermd kunnen worden tegen die ongewenste ‘knippen’.
Bron: Alpha Galileo