A edição de genes com enzimas CRISPR dentro de células vivas pode se tornar mais eficaz e precisa depois que pesquisadores da Universidade do Texas em Austin revelaram como o funcionamento interno pode ajudar ou atrapalhar o processo.

Os novos insights estãoem um estudo publicado hoje na revista Science Advances .

Um dos desafios de editar DNA dentro de células vivas éque existem 2 metros de DNA em um núcleo celular microsca³pico - aproximadamente o equivalente ao comprimento do pescoa§o de uma girafa de informações armazenadas em um espaço do tamanho de um esporo de pa³len. Um sistema organizacional complexo de densas torções, envolta³rios e dobras faz com que tudo se encaixe.

A técnica de edição de genes CRISPR possui um enorme potencial para melhorar a saúde humana , a agricultura e o futuro das pessoas no planeta, mas os desafios estãona natureza delicada da edição de genes, onde quase não háespaço para erros. Diferentes enzimas CRISPR realizam edições de genes agindo como uma tesoura, cortando sequaªncias de DNA alvo para desencadear a remoção da sequaªncia original ou, a s vezes, a adição de novo DNA. Mas, nas células dos seres vivos, a sequaªncia alvo deve ser alcana§ada dentro desses nosde DNA compactados, apresentando um desafio.

Dentro das células, a maior parte do DNA éenvolvida em bolas de protea­nas para formar estruturas chamadas nucleossomos. Os nucleossomos podem proteger o DNA dos efeitos nocivos dos perigos ambientais, como a radiação, mas também representam um obsta¡culo para a edição de genes. O autor correspondente, Rick Russell, e sua equipe descobriram que era possí­vel direcionar as sequaªncias de DNA de forma mais eficaz nos Espaços entre os nucleossomos.

"Esta éuma informação importante porque nos mostra as áreas que devemos almejar para edição", disse Isabel Strohkendl, uma estudante de pós-graduação no Departamento de Biociências Moleculares da UT Austin e autora principal do artigo.

Ta£o importante quanto, os pesquisadores descobriram onde a edição de genes tinha mais probabilidade de dar errado enquanto experimentavam um tipo de enzima CRISPR conhecida como CRISPR-Cas12a.

"Na verdade, encontramos evidaªncias de que, quando uma sequaªncia de DNA alvo estãodentro de um nucleossomo , a enzima Cas12a tem mais probabilidade de editar uma sequaªncia semelhante, mas não idaªntica, em porções mais fa¡ceis de acessar do genoma do que a sequaªncia alvo dentro do nucleossomo, "disse Rick Russell, professor de biociências moleculares.

Por outro lado, as sequaªncias de DNA nos Espaços entre os nucleossomos permaneceram dispona­veis, mesmo em uma forma altamente condensada de nucleossomos que lembra as dobras e curvas do DNA encontradas no interior das células.

Para ver se havia uma maneira de mudar as estruturas dos nucleossomos para que as sequaªncias-alvo dentro delas pudessem ser acessadas, a equipe foi uma das primeiras a usar experimentos bioquímicos (em oposição a experimentos indiretos em células ) para chegar a  resposta.

"Uma vez que visualizamos a natureza 3D dessas estruturas, fomos capazes de entender que se direcionarmos uma enzima para um lado do nucleossomo, ela pode atrapalhar os contatos do DNA do outro lado do nucleossomo", disse Strohkendl. "Essa estratanãgia fornece potencialmente algum acesso a esses sites."

Fatema A. Saifuddin e Ilya Finkelstein da UT Austin, junto com Bryan A. Gibson e Michael K. Rosen do University of Texas Southwestern Medical Center também contribua­ram para a pesquisa. O financiamento da pesquisa foi fornecido pelo National Institutes of Health, a Welch Foundation e o Allen Foundation Distinguished Investigator Award.