Учёные отредактировали митохондриальную ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) с помощью бактериального фермента — odnoklassniki-jl.ru

Бактериальный фермент дозволил исследователям создать то, с чем не могла совладать даже пользующаяся популярностью система генного редактирования CRISPR-Cas9 — преднамеренно поменять геном митохондрий, важных энергетических структур клеток.

Методика построена на основном редактировании (от «нуклеодидных оснований«), сверхточной процедуре генного редактирования. Она может дозволить создать новейшие методы исследования и даже исцеления болезней, вызванных мутациями в митохондриальном геноме. Такие расстройства почаще всего передаются по материнской полосы и усугубляют способность клеточки генерировать энергию. Хотя в митохондриальном геноме содержится только маленькое количество генов по сопоставлению с геномом клеточного ядра, мутации в нём могут плохо влиять на нервную систему, мускулы и сердечко. В неких вариантах эти мутации стают предпосылкой погибели.

Ранее такие заболевания (нарушения нормальной жизнедеятельности, работоспособности) было тяжело изучить, поэтому что у учёных не было метода воссоздать такие же, связанные с митохондриальным геномом недуги у модельных звериных. С помощью новейшей методики мотивированного редактирования митохондриального генома в первый раз удалось таковых звериных, в конце концов, сделать. Сейчас у учёных есть звериные модели, на которых можно испытывать потенциальные лекарства от таковых заболеваний.

С изобретением инструмента CRISPR-Cas9 учёным открылась возможность настраивать геномы фактически хоть какого организма по собственному усмотрению. Для транспортировки фермента Cas9 в область ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), которую учёные желают редактировать, этот инструмент употребляет РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов). Таковым образом мы можем воздействовать на ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) ядра клеточки, но не на митохондриальные ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), которые окружены мембраной.

В конце 2018 года химику и биологу Дэвиду Лю (David Liu) из Массачусетского технологического института пришло письмо: в Сиэтле группа во главе с микробиологом Джозефом Мугусом (Joseph Mougous) из Вашингтонского института (University of Washington) нашла странноватый фермент. Это был токсин (яд биологического происхождения), создаваемый бактерией Burkholderia cenocepacia. Когда он заходил в контакт с основанием цитозином цепочки ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), он преобразовал его в урацил. Так как урацила обычно нет в структуре ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), урацил начинает вести себя как тимин, и ферменты, которые копируют ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) клеточки, копируют урацил как тимин. Другими словами, нашёлся метод подменять цитозин на тимин в генных последовательностях.

Лю употреблял подобные ферменты в основном редактировании, которое дозволяет исследователям применять составляющие CRISPR-Cas9 для подмены 1-го основания ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) на другое. Но определённые ферменты, цитидиндеаминазы, обычно действуют лишь на одноцепочечную ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов). ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) в клеточках человека состоит из 2-ух нитей, намотанных на «катушки»-гистоны. В прошедшем Лю, чтоб «размотать» ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) и получить одну цепочку, — это необходимо, чтоб ферменты начали действовать, — полагался на фермент Cas9. Из-за этого способ зависел от РНК (Рибонуклеиновая кислота — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов) и потому не мог достигнуть митохондриального генома.

В отличие от этого, фермент DddA, который нашла команда Мугуса, мог повлиять конкретно на двухцепочечную ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов). Лю и Мугус представили, что с помощью DddA станет может быть редактировать митохондриальный геном.

Чтоб перевоплотить DddA в инструмент редактирования генома, Лю поначалу необходимо было «приручить» фермент. Из-за возможности видоизменять двухцепочечную ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) он становится смертельно небезопасным. Если он выйдет из под контроля, то будет подменять любой встреченный цитозин. Для избежания такового эффекта команда поделила фермент на две части, которые могли бы изменять ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) лишь тогда, когда собраны вкупе в правильной ориентации. Чтоб надзирать, какую последовательность ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) будет видоизменять фермент, команда связывала каждую половину DddA с белками, которые были сконструированы для связывания со специфичными веб-сайтами в геноме.

На данный момент этому открытию далековато до использования в медицинской практике. Невзирая на то, что в начальных исследовательских работах обнаружилось только маленькое количество нецелевых конфигураций ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) (это распространённый эффект при применении CRISPR-Cas9), нужны доп исследования на разных типах клеток.

В дальнейшем техника может дополнить набор уже имеющихся способов редактирования ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) и предоставить возможность предотвращать либо даже вылечивать заболевания (нарушения нормальной жизнедеятельности, работоспособности), связанные с митохондриальными нарушениями. В неких странах уже разрешена процедура, именуемая митохондриальной подменой, при которой ядро яйцеклетки трансплантируется в донорскую яйцеклетку со бодрствующими митохондриями.

Ещё новости

Добавить комментарий