Het eiwitcomplex voor verandering genexpressie met de plaatsen van het dCas12f-eiwit en de σ-factoren (afb: Leifu Chang et al./Nature)

In twee aparte, elkaar aanvullende artikelen*) doen onderzoekers verslag van een genbewerkingssysteem dat genen kan (de)activeren. Dit biedt een voordeel ten opzichte van bestaande CRISPR-genbewerkingssystemen die alleen DNA bewerken. Gekeken werd naar de biologische functie van het systeem en naar het achterliggende moleculaire mechanisme. Overigens lijkt het niet de eerste keer dat dat is gelukt.
Het onderzoek zou een basis vormen voor nieuwe genregulatietechnieken, stellen de onderzoekers. Omdat deze CRISPR-variant genen activeert zonder DNA te bewerken, kan die worden aangepast voor precieze genregulaties voor onderzoeksdoeleinden maar ook voor therapeutische strategieën, stellen de onderzoekers.
Het gids-RNA leidt, net als bij de genoombewerking, het CRISPR-gereedschap naar de genexpressie’machine’ van de cel om het gen te activeren. De tweede studie verklaart hoe het moleculaire complex deze taak uitvoert en onthult hoe de structuur ervan het mogelijk maakt om RNA-polymerase – het enzym dat verantwoordelijk is voor ‘overschrijven’ van DNA naar RNA (de transcriptie) – aan te zetten om de expressie van een gen te veranderen.
De onderzoekers gebruikten een combinatie van cryo-elektronenmicroscopie en biochemische proeven om de structurele en het mechanisme van dit RNA-geleide genactiveringssysteem te ontrafelen. Daar zou het speciale CAS-‘knipeiwit’, dCas12f, en de zogeheten σ-factoren doorslaggevende rol te spelen (ik=as heb geen toegang tot het artikel). Die sigmafactoren spelen in prokaryoten (zoals bacteriën) een belangrijke rol bij de transcriptie. Kennelijk is de truc alleen bij bacteriën (met name de Flagellimonas taeanensis uitgeprobeerd.

Promotor ontbreekt

Het gecombineerde onderzoek toont ook aan dat dit systeem transcriptie kan activeren, zelfs op genoomlocaties waar een promotorsequentie ontbreekt. Die is normaal gesproken nodig om genactiviteit aan te zetten.
“Ons doel is om de fundamentele mechanismen van RNA-gestuurde moleculaire machines te begrijpen,” zegt Leifu Chang van de Purdue-universiteit. “Door te definiëren hoe deze systemen op moleculair niveau werken, kunnen we de basis leggen voor veiligere en veelzijdiger technologieën voor genoommanipulatie.”

Bron: phys.org

*) Publicatiegegevens
– Florian T. Hoffmann et al, Exapted CRISPR–Cas12f homologues drive RNA-guided transcription, Nature (2026).
– Renjian Xiao et al, Structural basis of RNA-guided transcription by a dCas12f–σE–RNAP complex, Nature (2026).