Американські вчені зробили прорив в редагуванні ДНК. Як це працює і чому це важливо

11 липня 2020, 11:45
Вы также можете прочесть этот материал на русском языке

Дослідники зі США розробили принципово новий спосіб редагування мітохондріальної ДНК за допомогою бактеріального токсину.

До цього часу методи генного редагування ДНК досягали ефекту тільки в ядрі клітини, але не могли відредагувати послідовності ДНК в мітохондріях, структурах, які називають «електростанціями клітини».

Відео дня

Молекулярною основою цього революційного інструменту для редагування генів є токсин DddA, що виділяється бактерією Burkholderia cenocepacia для боротьби з іншими мікробами, коли конкуренція за ресурси стає серйозною.

Дослідники з Вашингтонського університету виявили, що цей токсин перетворює основу нуклеїнової кислоти, що називається цитозин, на іншу, яке зазвичай зустрічається в РНК і називається урацил.

Це далеко не перший раз, коли дослідники звертаються до бактеріальної зброї, щоб знайти підказки про те, як налаштувати редагування ДНК. Фактично, ціле сімейство так званих ферментів деамінази вже було використано в генній інженерії. На жаль, ферменти деамінази, як правило, працюють тільки на окремих нитках ДНК.

Щоб обійти це, інша дослідницька група з Массачусетського технологічного інституту і Гарварду об'єднала деамінази з обміном коду з технологією CRISPR, що тягне за собою використання РНК-матриці для ідентифікації послідовності, а потім використання ферментів для внесення змін.

Дослідники сконструювали варіанти DddA, розділені на дві половини, кожна з яких нетоксична і залишається неактивною до моменту взаємодії з іншою половиною. До кожної з двох половин приєднали домен TALE, який можна запрограмувати на розпізнавання певної нуклеотидної послідовності.

TALE може знайти цільову послідовність всередині мітохондрій і перетворити будь-який знайдений ним цитозин у урацил, який згодом трансформується в аналогічну ДНК-специфічну нуклеотидну основу під назвою тимін.

Систему випробували на п’яти мітоходріальних генах: MT-ND1, MT-ND2, MT-ND4, MT-ND5 і MT-ATP8, причому ефективність редагування становила від 4,6% до 49%, а редагування цільової послідовності відбувалося в 150−860 разів частіше, ніж нецільових ділянок. Зміна тільки половини генів може не здатися великою перемогою, але, з огляду на відсутність будь-яких ознак потенційно катастрофічних змін за межами цільових послідовностей, це робить інструмент перспективним.

Подібно до того, як мутації в ядерній ДНК можуть викликати найрізноманітніші стани здоров’я, мутації в генах мітохондрій також можуть бути проблемними, впливаючи на що завгодно, від розвитку мозку до росту м’язів, рівнів енергії, обміну речовин і імунітету. Мітохондрії і будь-які руйнівні мутації в них можуть передаватися з покоління в покоління по материнській лінії.

«З цією новою технологією DddA ми, нарешті, зможемо створити моделі на тваринах, які імітують ряд важких мітохондріальних станів у людей», — відзначають автори дослідження.

Водночас для оцінки терапевтичного потенціалу DddA в лікуванні мітохондріальних хвороб ще належить провести дослідження на різних лініях клітин і на тваринних моделях.

Раніше НВ писав, що вчені змінили ДНК гризунів, щоб знайти вакцину від коронавірусу. Дослідники з Медичної школи Вашингтонського університету в Сент-Луїсі розробили так звану «мишачу модель COVID-19», яка відтворює людське захворювання.

Такі миші зі зміненим геномом, як очікується, прискорять пошук ліків і вакцин від потенційно смертельної хвороби.

Щоб побачити, чи розвивається у мишей хвороба, подібна до тієї, яка спостерігається у людей, дослідники заразили мишей модифікованим аденовірусом, а потім через п’ять днів передали їм вірус COVID-19.

Вірус швидко поширився по дихальних шляхах і особливо в легені, де він розмножується в великих кількостях і викликає пневмонію з вираженим запаленням, як і у людей. Дослідники також виявили більш низькі рівні вірусу в серці, селезінці і мозку — у всіх органах, які можуть бути мішенню вірусу у людей.

Правова інформація. Ця стаття містить загальні відомості довідкового характеру і не повинна розглядатися як альтернатива рекомендаціям лікаря. НВ не несе відповідальності за будь-який діагноз, поставлений читачем на основі матеріалів сайту. НВ також не несе відповідальності за зміст інших інтернет-ресурсів, посилання на які присутні в цій статті. Якщо вас турбує стан вашого здоров’я, зверніться до лікаря.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Здоров'я
Головні новини про здоров’я, фітнес та харчування
Щосуботи

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X