De Ssn-endonucelase knipt enkelstrengs-DNA heel specifiek bij een bepaalde basevolgorde door (afb: Frédéric Veyrier et al./Nature Communications)

Onderzoekers in Canada rond Frédéric Veyrier van INRS ontdekten een nieuwe familie enzymen (aangeduid met Ssn) die in staat is om heel gericht een enkele DNA-streng door te knippen. Ze denken dat deze nieuwe genoombewerkers weer nieuwe mogelijkheden zouden kunnen bieden dan de nu overheersende CRISPR-techniek op het gebied van genoombewerking.
Enkelstrengs DNA komt minder vaak voor dan dubbelstrengs DNA. Het wordt vaak aangetroffen in sommige virussen en speelt een sleutelrol in bepaalde biologische processen, zoals celreplicatie of -herstel. Enkelstrengs-DNA wordt ook gebruikt in veel technologieën zoals bij genoomuitlezing, genbewerking, moleculaire diagnostiek, en nanotechnologie. Ik(=as) vraag me dan meteen af of zo’n enzym bij een dubbelstrengs-DNA ook maar een streng bewerkt (of is dat een domme gedachte?).
Tot nu toe is geen enkel endonuclease – een enzym dat DNA knipt – beschreven als een enzym dat zich uitsluitend richt op een enkelstrengs DNA-sequentie, wat een belemmering vormde voor de ontwikkeling van technologieën gebaseerd op dit type DNA. Nu hebben Veyrier c.s., voor het eerst in een lab, een familie van enzymen geïdentificeerd die in staat is een specifieke sequentie in enkelstrengs-DNA te knippen: de familie van Ssn-endonucleasen.

Daartoe beschreven de onderzoekers van het Armand-Frappier Santé-biotechnologiecentrum van het INRS eerst een nieuwe familie van endonucleasen, onderdeel van de GIY-YIG-superfamilie, genaamd Ssn. Ze keken vooral naar een van deze enzymen in de bacterie Neisseria meningitidis, ook bekend als de meningokok, veroorzaker van hersenvliesontsteking. Het enzym dat in de studie werd onderzocht, is cruciaal voor de uitwisseling en verandering van genetisch materiaal.
Veyvrier: “Bij het bestuderen ervan ontdekten we dat het een specifieke sequentie herkent die in veel gevallen in het genoom van de bacterie voorkomt en een sleutelrol speelt in de natuurlijke transformatie van de bacterie. Deze interactie beïnvloedt direct de dynamiek van het bacteriële genoom.”
Naast deze fundamentele ontdekking identificeerden de onderzoekers ook nog eens duizenden andere vergelijkbare enzymen. “We hebben aangetoond dat die in staat zijn hun eigen enkelstrengs-DNA-sequentie te herkennen en specifiek te knippen. Duizenden enzymen hebben daarom deze eigenschap met hun eigen specificiteit”, zegt postdoc Alex Rivera-Millot.

Gezondheidsonderzoek

Deze resultaten zouden de weg effenen naar vele nieuwe toepassingen in de biologie en geneeskunde. Enerzijds kan inzicht in dit mechanisme helpen bij een betere bestrijding van de betreffende bacteriën en de bijbehorende infecties. Anderzijds maakt de ontdekking van deze enzymen die specifiek zijn voor enkelstrengs DNA het mogelijk om nauwkeurigere en efficiëntere hulpmiddelen voor genetische manipulatie te ontwikkelen. Dit zou met name de methoden voor genbewerking, DNA-detectie en moleculaire diagnose kunnen verbeteren.
Deze enzymen zouden ook gebruikt kunnen worden om DNA te detecteren en te manipuleren in diverse medische en industriële toepassingen, zoals de detectie van ziekteverwekkers of genetische manipulatie voor medische en therapeutische doeleinden. Momenteel is er een patent aangevraagd voor de resultaten van dit werk.

Bron: Science Daily