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Martin Jinek war Postdoktorand im Labor von Prof. Jennifer Doudna und schloss gerade sein Projekt ab, als sich die Möglichkeit ergab, eine Kollaboration mit Prof. Emmanuelle Charpentier zu starten. «Die Tatsache, dass es kleine RNAs in Bakterien gibt, welche DNA spezifisch binden, weckten mein Interesse am Projekt», erklärt Martin Jinek. So begann die Erfolgsgeschichte, die zur Entdeckung des bahnbrechenden molekulargenetischen Werkzeugs CRISPR/Cas9 führte. Heute forscht Martin Jinek zum einen daran, den Mechanismus, der CRISPR/Cas9 zugrunde liegt, mit strukturbiologischen Methoden besser zu verstehen. Zum anderen fokussiert seine Gruppe auf Protein-RNA-Komplexe und deren Rolle in der RNA-Prozessierung und im RNA-Metabolismus.
Kristallstrukturanalysen ermöglichen die dreidimensionale Darstellung der atomaren Struktur von Proteinkomplexen. «Mittels Kristallstrukturanalyse ist es uns im Jahr 2014 gelungen, den molekularen Mechanismus des Cas9-Proteins zu zeigen», betont Martin Jinek. Er fügt an: «Die Struktur erklärt, wie eine kurze Sequenz in der Ziel-DNA (das sogenannte PAM-Motiv) die initiale Bindung von Cas9 veranlasst. Zudem ermächtigt die Sequenz die Separation des DNA-Doppelstrangs und die darauffolgende Hybridisierung der guideRNA an die DNA». Die Publikation dazu erschien in der renommierten Fachzeitschrift «Nature». Den detaillierten Mechanismus zu kennen, ist wichtig, um die CRISPR-Methode möglichst spezifisch und effizient zu machen und somit Off-target-Effekte, also unerwünschte Eingriffe, zu verhindern.
Mitte März 2016 publizierten Martin Jinek und sein Team eine weitere Studie zum DNA-Erkennungsmechanismus: Die molekulare Schere Cas9 benötigt das PAM-Motiv, das aus den Bausteinen 5′-NGG-3′ besteht, für die Bindung an die DNA und damit die Initiierung des Doppelstrangbruchs. «Diese spezifische Sequenz grenzt die Nutzbarkeit des Systems jedoch ein», sagt Martin Jinek. Die Gruppe hat daher mittels Kristallstrukturanalyse untersucht, wie künstlich hergestellte Cas9-Varianten die Bindung an die PAM-Sequenz beeinflussen. Er fügt an: «Aufgrund der Resultate verstehen wir, wie diese Varianten ihre PAM-Motive erkennen, und können diese Resultate zur weiteren Entwicklung der CRISPR/Cas9-Technologie nutzen». Dank dieser neuen Varianten können zum einen noch genauere Veränderungen auf DNA-Ebene vorgenommen werden. Darüber hinaus können weitere Regionen verändert werden, die bisher aufgrund der fehlenden PAM-Sequenz 5′-NGG-3′ nicht beeinflusst werden konnten.
Martin Jinek wurde 1979 in der Tschechoslowakei geboren und studierte Chemie und Naturwissenschaften am Trinity College der University of Cambridge. Seinen Master of Science schloss er dort im Jahr 2002 ab. Im Anschluss promovierte Martin Jinek im Labor von Dr. Elena Conti im Bereich Strukturbiologie am EMBL in Heidelberg. Sein Interesse für RNAs führte ihn schliesslich als Postdoktorand an die University of California, wo er das Team von Prof. Jennifer Doudna ergänzte. Seit Februar 2013 ist Martin Jinek Assistenzprofessor am Biochemischen Institut der Universität Zürich.