Twee recente publicaties in JACS geven meer inzicht in het mechanisme van CRISPR-Cas9. Zucai Suo en collega’s bestudeerden de manier waarop Cas9 besluit om DNA te knippen. Daarnaast hebben ze ook gekeken naar wat Cas9 doet nadat het geknipt heeft.

Dat CRISPR-Cas9 gericht DNA kan knippen, wisten we al een tijdje. Maar het precieze mechanisme van Cas9 was tot voor kort onduidelijk. Ook blijken sommige aannames over het geknipte DNA niet te kloppen.

Voor de eerste publicatie hebben de onderzoekers met ‘Förster resonance energy transfer’ (FRET) gekeken naar het knipproces. Met FRET kun je zien of twee moleculen, of twee delen van een molecuul, bij elkaar in de buurt zijn. De gedetecteerde fluorescentie verandert van golflengte als een van de fluorescente labels op de moleculen energie aan de ander kan doorgeven.

In dit experiment is bepaald hoe snel Cas9 de verschillende conformaties in het knipproces aanneemt. De eerste DNA streng wordt snel geknipt. Daarna verandert de vorm van het eiwit en wordt ook de tweede streng geknipt. Die tweede knip gaat veel langzamer dan de eerste. Ook weten we nu welke domeinen van het Cas9 eiwit het knippen van DNA aansturen, namelijk het HNH en het RuvC domein.

In de tweede publicatie zijn de onderzoekers dieper ingegaan op het geknipte DNA. Er is lang gedacht dat Cas9 beide DNA strengen op dezelfde hoogte knipt. Dit blijk niet geheel juist. Uit dit onderzoek is gebleken dat Cas9, dat positief geladen is, aan het negatief geladen DNA blijkt ‘plakken’. Voordat Cas9 het DNA loslaat, knipt het nog stukjes van de DNA streng waaraan het gebonden zit. Dit proces noemen de onderzoekers ‘post cleavage trimming’. Hierdoor heeft het geknipte DNA ongelijke uiteinden.

Er zijn veel mogelijkheden om CRISPR-Cas9 te verbeteren. De onderzoekers hopen dat hun onderzoek bijdraagt aan het voorkomen van foute kniplocaties. Zelf gaan ze nu experimenteren met de ongelijke DNA eindjes. Ze willen kijken of deze ontdekking kan zorgen voor een efficiëntere invoeging van stukken DNA.

Bron: Journal of the American Chemical Society

Onderwerpen