Намекая на новый подход к регулированию редактирования генов в клетках млекопитающих, исследование, проведенное Jiyung Shin, Jennifer Doudna и их коллегами, сообщает, что белок-ингибитор из бактериофага Listeria может блокировать компонент Cas9 CRISPR-Cas9 от взаимодействия с ДНК.. Важно отметить, что добавление этого анти-CRISPR-белка, известного как AcrIIA4, к лейкозной клетке человека через несколько часов после введения CRISPR-Cas9 позволило CRISPR-Cas9 по-прежнему резать ДНК-мишень, уменьшая при этом нецелевые разрезы. Выводы из этой работы показывают, что AcrIIA4 и другие естественные белки-ингибиторы могут помочь улучшить попытки редактирования генов на основе ферментов CRIPSR и Cas, процессов, в которых до настоящего времени не было контролируемого «выключателя» для предотвращения нежелательных изменений генов. Хотя ученые признают потенциальное применение белков-ингибиторов Cas9 в редактировании генов клеток млекопитающих, механизмы, лежащие в основе таких процессов, полностью не установлены.
Здесь, в структурном анализе Jiyung Shin et al. впервые исследовали, как природный белок-ингибитор AcrIIA4 взаимодействует с ферментом Cas9. Они обнаружили, что AcrIIA4 связывается с ферментом в «кармане», в который иначе поместилась бы ДНК, блокируя присоединение фермента к ДНК-мишени и разрезание ее. Изучение клеток человека показало, что если эти клетки обработать белком-ингибитором до начала редактирования генов, комплекс CRIPSR-Cas в значительной степени не сможет разрезать ДНК в любом месте. Результаты также показали, что около половины целевого редактирования ДНК CRISPR-Cas9 (при котором система правильно разрезает гены, которые ученые надеются отредактировать) произошло в течение 6 часов после внедрения системы. Некоторые предыдущие исследования показали, что комплекс может какое-то время сидеть на нецелевых участках, не разрезая их. Используя эту временную шкалу, Shin et al. ввели комплекс CRISPR-Cas9, направленный на разрезание двух генов, включая ген, ответственный за серповидно-клеточную анемию, в клетки лейкемии человека, а затем через 6 часов добавили AcrIIA4. Результаты показали, что добавление AcrIIA4 в нужное время предотвратило резание в неправильных местах, но в то же время дало время для разрезания в нужных местах.