Cientistas Descobrem Novo Sistema de Edição Genética Guiado por RNA em Vírus e Bactérias

Uma equipe de pesquisadores descobriu uma família até então desconhecida de sistemas de direcionamento de DNA guiados por RNA que pode expandir significativamente o conjunto de ferramentas de edição genômica. Esses sistemas, denominados TIGR-Tas (Tandem Interspaced Guide RNA-TIGR-associated), foram descobertos principalmente em bacteriófagos, vírus arqueais e bactérias parasitas por meio de sofisticadas técnicas computacionais de mineração de dados.

A equipe de pesquisa utilizou buscas por similaridade estrutural com base no domínio de ligação ao RNA do Cas9 para identificar proteínas relacionadas. Isso os levou a descobrir proteínas contendo domínios Nop — domínios de ligação ao RNA encontrados em sistemas eucarióticos — associados a arranjos de DNA distintos. Esses arranjos TIGR diferem marcadamente dos arranjos CRISPR, sendo compostos por repetições curtas alternadas intercaladas por espaçadores de 9 nucleotídeos que formam estruturas secundárias complexas.

Por meio de experimentos bioquímicos, os pesquisadores demonstraram que os arranjos TIGR são transcritos e processados em RNAs guia de 36 nucleotídeos denominados tigRNAs. Esses guias direcionam três tipos de proteínas Tas: TasA (contendo apenas o domínio Nop), TasH (fundida com a nuclease HNH) e TasR (fundida com a nuclease RuvC). Notavelmente, o mecanismo de direcionamento utiliza simultaneamente ambas as sequências espaçadoras presentes em cada tigRNA, criando um sistema de reconhecimento por espaçadores em tandem que, ao contrário dos sistemas CRISPR, não requer sequências PAM (protospacer adjacent motif).

A equipe reprogramou com sucesso o TasR para a clivagem precisa de DNA em células humanas, demonstrando o potencial do sistema como ferramenta de edição genômica. A análise estrutural revelou conexões evolutivas notáveis com ribonucleoproteínas de caixa C/D de pequenos nucléolos eucarióticos e transposases IS110, oferecendo perspectivas sobre como diversos sistemas guiados por RNA evoluíram. A arquitetura modular desses sistemas — com domínios de nuclease que podem ser substituídos ou removidos — sugere que eles desempenham diversas funções biológicas além da clivagem de DNA, potencialmente incluindo a regulação gênica.