Nekódující RNA a jejich využití v genovém inženýrství

Abstract

Nekódující RNA stojí v centru navádění nejmodernějších nástrojů používaných v molekulární biologii například k editaci genů, regulaci genové exprese či při genové terapii. Nejnovější z nich jsou tzv. TIGR-Tas systémy popsané na počátku roku 2025. V těchto systémech jsou efektorové Tas proteiny naváděny k molekule dsDNA či ssDNA za pomoci nekódující RNA. Některé z nich jsou pak schopné katalyzovat štěpení cílové molekuly. Obecně TIGR-Tas systémy vykazují podobnost s RNA-řízenými transpozony rodiny IS110 naznačující možný společný původ. Inzerční sekvence jsou běžnou součástí prokaryotních genomů a aktivně přispívají k jejich variabilitě. Podle svých vlastností jsou rozdělovány do jednotlivých rodin. Mechanismus integrace do genomu se u zástupců z rodiny IS110 dlouho nedařilo popsat. Zlom přišel až v roce 2024, kdy bylo popsáno, že si IS110 exprimují spolu s rekombinázou i strukturní nekódující RNA (bridge RNA), která se s rekombinázou specificky váže a umožňuje proces rekombinace. Oba tyto systémy, TIGR-Tas a bridge RNA, mají potenciál k využití v genovém inženýrství pro zavádění zatím neproveditelných změn v genomu a v některých případech i jako možná alternativa k aktuálně nejrozšířenějším systémům CRISPR/Cas, oproti kterým mají řadu výhod i nevýhod. Tato práce se zabývá popisem všech tří systémů...

Non-coding RNAs are at the forefront of the most modern tools used in molecular biology for gene editing, regulation of gene expression, gene therapy, and more. The newest of them is the TIGR-Tas system, which was described at the beginning of 2025. In these small systems, the effector Tas proteins are directed towards molecules of dsDNA or ssDNA by a noncoding RNA. Some of these proteins are then capable of catalyzing cleavage of the target molecule. TIGR-Tas systems generally show resemblance to transposons from the IS110 family, suggesting their common ancestry. Insertion sequences are a common part of prokaryotic genomes and actively contribute to their variability. They are categorized into individual families based on their characteristics. For a long time, the integration process of the IS110 family members into genomes wasn't successfully described. The breakthrough came in 2024 when it was discovered that, along with their recombinase, the IS110 express a structural non- coding RNA (bridge RNA) which specifically binds to the recombinase and facilitates the recombination process. Both of the systems, TIGR-Tas and bridge RNA, show potential for use in gene engineering in introducing previously unfeasible changes in genomes and, in some cases, as an alternative to the currently most...