Investigadores belgas del Centro de Microbiología VIB-KULeuven y del Centro de Biología de Sistemas Vegetales VIB-UGent han introducido un nuevo conjunto de 16 secuencias cortas de ADN distintas, según un comunicado de prensa del Centro de Biología de Sistemas Vegetales VIB-Ugent.
Estas secuencias permiten eventos de recombinación precisos y controlados dentro de cualquier genoma. Esta caja de herramientas recientemente patentada, que complementa y en determinadas aplicaciones supera a CRISPR, ahora es accesible para investigadores y profesionales de la industria en ingeniería genómica. Los hallazgos se detallan en dos artículos simultáneos publicados hoy en la revista Nature Communications .
Según el comunicado, las recombinasas de sitio específico permiten cortar y pegar de manera eficiente el ADN en ubicaciones específicas del genoma, donde cada recombinasa reconoce una secuencia de ADN precisa. Debido a su especificidad de secuencia, los sistemas CRISPR han eclipsado a las recombinasas específicas de sitio en la última década como herramienta de ingeniería genómica.
Los sistemas CRISPR provocaron una revolución en este campo debido a su capacidad para dirigirse fácilmente a varios loci genómicos. Sin embargo, las recombinasas de sitio específico ofrecen un enfoque alternativo, que evita algunos de los principales desafíos de CRISPR. Estos incluyen problemas atenuantes como la toxicidad asociada con las roturas de la doble cadena del ADN, que pueden provocar mutaciones puntuales no deseadas y variaciones estructurales. Además, las recombinasas de sitio específico abordan las bajas eficiencias de edición encontradas en muchos organismos no convencionales y células que no se dividen, así como la dificultad para insertar grandes fragmentos de ADN. Además, el complejo panorama de patentes que rodea a CRISPR a menudo hace que su utilización en la investigación y la industria sea engorrosa y costosa.
Los equipos de investigación del Centro de Microbiología VIB-KULeuven y sus homólogos del Centro de Biología de Sistemas Vegetales VIB-UGent ahora han abordado las deficiencias de la recombinación anterior de sitio específico como medio para la ingeniería genómica. Han mejorado la caja de herramientas utilizando una recombinasa viral (Cre) para ahora permitir el reconocimiento, corte y pegado específicos de múltiples sitios de ADN. Al identificar un conjunto de 16 sitios que se recombinan eficientemente exclusivamente con su sitio correspondiente dentro del conjunto, el equipo lo logró en varios organismos.
“Debido a estos sistemas de recombinación ortogonales, podemos evitar la forma impredecible en la que múltiples sitios de recombinación en un genoma interactúan entre sí”, dijo el profesor Kevin Verstrepen, director del Centro de Microbiología VIB-KU Leuven. “Esto abre rutas para que muchos proyectos de investigación instalen muchas ediciones genómicas pequeñas o grandes simultáneamente o reciclen marcadores repetidamente durante los esfuerzos de ingeniería genómica”.
Aplicaciones para la investigación y la industria
El comunicado señala que Charlotte Cautereels, estudiante de doctorado en el laboratorio de Kevin Verstrepen, estableció la nueva caja de herramientas en levadura y las probó en células bacterianas, y colaboró con el centro VIB-UGent PSB para demostrar también su eficacia en células vegetales. En su última publicación, demuestra cómo se puede utilizar para optimizar la expresión de genes de vías metabólicas y títulos de producción de moléculas industrialmente relevantes. Una sola ronda de combinación de reguladores genéticos dedicados con los nuevos sitios de recombinación ya duplicó los títulos de producción.
“Corroboramos que la modificación de la expresión a través de nuestra configuración basada en recombinación permite una optimización rápida y eficiente de la expresión génica en vías biosintéticas heterólogas”, dijo Cautereels. “Esta nueva caja de herramientas no sólo ofrece posibilidades para mejorar las fábricas de células microbianas, sino que también valida nuestra caja de herramientas para los científicos y la industria que trabajan en el campo de la ingeniería genómica”.