TALEN nell’editing genomico: l’alternativa a Cas9

In un recente articolo pubblicato su Nature Comm, il gruppo di Zhao ha identificato una tecnica di editing genomico, detta TALEN, che risulta essere più efficiente di Cas9 nei confronti dell’eterocromatina

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TALEN è la novità nel campo dell’editing genomico, con potenzialità ancora più promettenti di CRISPR/Cas9. La descrizione di questa nuova metodica e della sua importanza, in particolare nell’approcciare l’eterocromatina, arriva dalle colonne di Nature Communication.

CRISPR/Cas9 e TALEN: I due motori di ricerca del DNA

CRISPR/Cas9 negli ultimi anni si è affermata come la tecnica di editing genomico per eccellenza. Si basa sulla capacità della proteina Cas9 di cercare una specifica sequenza di 3 nucleotidi (chiamata PAM) lungo il DNA ed appaiarsi ad essa tramite l’ausilio di una sequenza di RNA guida a singolo filamento (sgRNA).

TALEN opera in maniera simile e ha come strumento principale per legarsi al DNA una sequenza di circa 33-34 amminoacidi altamente personalizzabile che, teoricamente, potrebbe avere come bersaglio qualunque parte del genoma.

Lo studio su TALEN nell’editing genomico

Nel corso dello studio sono state prese in esame due varianti di queste proteine che non presentavano nucleasi, ovvero dCas9 e TALE. La caratteristica interessante di TALE rispetto a dCas9 risiede nel fatto di utilizzare un meccanismo rotazionale unico, definito “teleferica molecolare”, che le permette di passare in rassegna l’intera impalcatura del DNA senza alterarne l’ansa maggiore.

Sorprendentemente, è stato visto come TALE abbia un’efficienza maggiore rispetto a dCas9 di almeno 5 volte quando queste proteine si trovano a dover bersagliare le sequenze contenute all’interno dell’eterocromatina.

Una Strategia di Ricerca “Saltellante”

Durante lo studio sono state selezionate come bersaglio le sequenze Alu e i centromeri per comprendere quale fosse il processo di ricerca di TALE e dCas9. Quando queste proteine si trovavano nei pressi di una regione centromerica, si assisteva ad un comportamento “saltellante”. Questo evento era invece più raro nel caso della ricerca delle Alu da parte di dCas9, mentre non venivano riscontrate differenze nel comportamento di TALE quando impegnata in questa ricerca.

TALEN e Editing Genomico nell’eterocromatina

Da un’analisi TIDE, è emerso inoltre che l’efficienza nel lavoro di editing genomico della proteina TALE era di circa 5 volte maggiore rispetto a quella di dCas9 in presenza di sequenza eterocromatiniche. Questa differenza potrebbe essere dovuta alla difficoltà di dCas9 nel districarsi in queste sezioni di DNA mentre TALE, grazie al suo meccanismo unico di rotazione sul DNA, può “navigare” liberamente alla ricerca delle sequenze bersaglio che le vengono indicate.

Considerando l’alta efficienza di questa variante di TALEN, è facile immaginare come si potrebbero aprire nel prossimo futuro prospettive di utilizzo interessanti per questa innovativa tecnica genomica, specialmente in quei casi in cui le sequenze bersaglio siano localizzate all’interno dell’eterocromatina.

 

Jain S, Shukla S, Yang C, Zhang M, Fatma Z, Lingamaneni M, Abesteh S, Lane ST, Xiong X, Wang Y, Schroeder CM, Selvin PR, Zhao H. TALEN outperforms Cas9 in editing heterochromatin target sites. Nat Commun. 2021 Jan 27;12(1):606. doi: 10.1038/s41467-020-20672-5. PMID: 33504770; PMCID: PMC7840734.