Повечето клетки в човешкото тяло имат две генетични библиотеки; едната в ядрото, а другата вътре в структурите, наречена митохондрии.
Съвместните усилия на няколко изследователски групи доведоха до процес, който един ден ще позволи на учените да променят инструкциите, съставляващи „другия“геном на клетката, и потенциално да лекуват редица заболявания.
Молекулната основа за този революционен инструмент за редактиране на гени е токсинът DddA, секретиран от бактерията Burkholderia cenocepacia за убиване на други микроби, когато конкуренцията за ресурси стане силна.
Изследователи от Вашингтонския университет се интересуват от токсина от известно време, като откриват, че той превръща базата на нуклеинова киселина, наречена цитозин, в друга, често срещана в РНК, наречена урацил.
Това не е първият път, когато изследователите са се обърнали към бактериални оръжия за улики как да настроят ДНК по този начин. Всъщност цяло семейство от така наречените дезаминазни ензими вече са били използвани в генното инженерство.
Изследователски екип от MIT е комбинирал дезаминаза с обмен на код с CRISPR технология, което води до използване на RNA шаблон за идентифициране на последователността и след това използване на ензими за извършване на промени.
Това не е прекалено голям проблем, ако искате да направите промени в дублиращите нишки на ДНК вътре в нещо, което да приветства като ядрото на клетката. Но промяната на РНК шаблони в селективната митохондриална мембрана не е лесна.
Това се дължи на факта, че преди повече от милиард години митохондриите са били самите организми и с течение на времето те се развиват, споделяйки отговорността за разграждането на глюкозата с клетките.
Промоционално видео:
За щастие DddA токсинът имаше уникалната способност да променя и двете нишки на ДНК, проправяйки пътя към CRISPR - и тромавия му РНК шаблон - в полза на алтернативни методи за насочване към последователността, която искате да промените.
Този клас ензими могат да бъдат адаптирани за търсене на специфични кодове на нуклеинова киселина и тяхното разделяне. Точно това, което е необходимо за въвеждането на токсин, който замества цитозина.
Заедно с DddA, специално разработен ензим може да намери целевата последователност в митохондриите и да преобразува всеки цитозин, който намери в урацил, който впоследствие се трансформира в подобен ДНК-специфичен гръбнак, наречен тимин.
Точно както мутациите в ядрената ДНК могат да причинят голямо разнообразие от състояния на здравето, така и мутациите в митохондриалните гени могат да бъдат проблематични и да засегнат всичко - от развитието на мозъка до мускулния растеж, енергийните нива, метаболизма и имунитета.
Изследването е публикувано в списание Nature.