2) аминокислотную последовательность
3) последовательность молекулы ДНК (+)
4) конформацию полипептида
Геномное редактирование непосредственно изменяет последовательность нуклеотидов в определённом участке ДНК. К основным платформам относятся CRISPR-Cas-системы, TALEN и цинк-пальцевые нуклеазы: они распознают заданный локус, создают разрыв или химически модифицируют отдельные основания, после чего клеточные механизмы репарации формируют требуемый вариант последовательности. При этом базовое и прайм-редактирование позволяют вносить точечные замены и небольшие вставки или делеции с минимальным повреждением окружающей ДНК.
Изменение аминокислотной последовательности белка может быть следствием редактирования кодирующей части гена, однако непосредственным объектом воздействия остаётся ДНК. Конформация полипептида определяется его аминокислотной последовательностью, посттрансляционными модификациями и условиями среды, а структура полисахарида — составом и типом гликозидных связей; эти уровни не редактируются геномными инструментами напрямую. Поэтому правильным является положение о направленном исправлении последовательности молекулы ДНК.
| Молекулярный уровень | Непосредственный объект воздействия | Типичный подход | Результат |
|---|---|---|---|
| ДНК | Нуклеотидная последовательность геномного локуса | CRISPR-Cas, TALEN, нуклеазы цинковые пальцы | Замена, удаление или вставка фрагмента; коррекция патогенного варианта |
| ДНК | Отдельное азотистое основание | Базовое редактирование | Точечная конверсия одного основания без классического двунитевого разрыва |
| ДНК | Небольшая последовательность в заданном локусе | Прайм-редактирование | Точные замены, небольшие вставки или делеции с использованием направляющей матрицы |
| РНК | Транскрипт, а не геном | Антисмысловые олигонуклеотиды, siRNA, редактирование РНК | Временное изменение стабильности, сплайсинга или трансляции РНК |
| Белок | Аминокисотная последовательность или уже синтезированный полипептид | Белковая инженерия, ферментативная модификация | Изменение первичной структуры или свойств белка; не является прямым редактированием генома |
| Полисахарид | Моносахаридный состав и гликозидные связи | Ферментативный синтез, изменение активности гликозилтрансфераз | Модификация углеводной структуры на биохимическом уровне |
После редактирования необходимо подтверждать точность изменения секвенированием целевого участка и оценивать возможные внецелевые эффекты. Функциональная проверка включает анализ экспрессии гена, продукции белка и восстановления клеточного или тканевого фенотипа. В клинической генетике особенно важны различия между соматическим и герминальным редактированием, поскольку второе может передаваться потомству. Таким образом, геномное редактирование представляет собой технологию адресного изменения наследственного материала, а не непосредственной перестройки белков или углеводов.