Новости

Инновационная технология позволит редактировать мтДНК

Благодаря бактериальному ферменту ученые смогли достичь чего-то, чего не дала даже технология CRISPR-Cas9. Им удалось провести точные изменения в митохондриальном геноме (мтДНК). Инновационный метод, основанный на современной точной методике, называемой базовым редактированием, позволит разработать новые методики для изучения и, возможно, лечения заболеваний, вызванных мутациями в митохондриальном геноме.

Эти виды заболеваний часто передаются от матери к потомству и негативно влияют на способность клетки вырабатывать энергию. Хотя в мтДНК мало генов по сравнению с ДНК ядра клетки, мутации, присутствующие в мтДНК, оказывают сильное влияние на нервную и мышечную системы, включая сердечную мышцу. Они могут быть смертельной угрозой людям, унаследовавшим их.

«Однако до сих пор было трудно изучить эти заболевания, потому что не было никакого способа получить модели мутации мтДНК на животных. Благодаря новой методике ученые смогут создавать такие модели. «Способность модифицировать митохондриальную ДНК позволит нам задавать вопросы, которые мы не могли задавать раньше», — говорит Карлос Мораес, генетик из Университета Майами.

Техника CRISPR-Cas9 использует цепь РНК для направления фермента Cas9 в область ДНК, которую ученые хотят изменить. Техника хорошо работает на ДНК, содержащейся в ядре клетки. Однако нет способа ввести цепь РНК в мембранно-заключенные митохондрии.

В 2018 году биохимик Дэвид Лю из Института Брода, основанного Массачусетским технологическим институтом и Гарвардским университетом, получил электронное письмо от микробиолога Джозефа Мугуза из Вашингтонского университета. Мугу сообщил ему, что его команда обнаружила странный фермент. Токсин, продуцируемый бактерией Burkholderia cenocepacia, когда он вступал в контакт с основанием C (цитозином) в ДНК, приводил к его превращению в основание U (урацил).

Хотя Лю уже работал с подобным ферментом, он действовал на одну нить ДНК. Поэтому Лю был вынужден использовать фермент Cas9 в своей работе для получения отдельных нитей ДНК. Так как он должен был использовать цепь РНК, чтобы предназначаться для Cas9, он не мог использовать эту технику на мтДНК.

Однако оказалось, что фермент, обнаруженный синдромом Муга, называемый DddA, работает на двойной спирали ДНК. Таким образом, вам не нужно использовать Cas9, чтобы отделить его. Как сказали Лю и Моугус, эта черта может привести к проникновению DddA в митохондриальный геном.

Однако достичь этой цели было нелегко. Желательная особенность DddA, то есть способность модифицировать двойную спираль ДНК, также может быть смертельной угрозой. Фермент может фактически изменить любое встреченное правило C. Чтобы этого не случилось, ученые разделили фермент на две части, которые могут изменять ДНК только в том случае, если она правильно соединяется. И чтобы контролировать, какой именно фрагмент ДНК нужно изменить, ученые заставили каждую часть DddA соединяться с определенным местом в геноме.

По словам Лю, новая методика не будет использоваться в клинической практике в течение длительного времени. Ее начальные тесты были положительными, но требуется много исследований различных типов клеток. Однако в будущем метод с использованием DddA может стать отличным дополнением к существующим методам.

Мораес и другие, уже упомянутые, работают над энзимами, которые попадают в митохондрии и вырезают мутированную ДНК из ДНК. Митохондрии часто избавляются от такой поврежденной ДНК. В результате, как надеются ученые, этот тип техники позволит избавиться от мутированной ДНК из митохондрий, что может привести к тому, что здоровые копии мтДНК получат верх.

Однако, как отмечает Михал Минчук из Кембриджского университета, методика с использованием DddA позволяла восстанавливать мтДНК, даже когда копий здоровой мтДНК недостаточно. Это удивительный шаг вперед, говорит ученый.

Лучшие комментарии

Ваш комментарий

Чтобы иметь возможность коммертировать, Вам необходимо авторизоваться!

Так же Вы можете зарегистрироваться.

Регистрация Личный кабинет
Войти через:
Авторизируйтесь, пожалуйста, чтобы Ваш комментарий был учтен.
Авторизоваться через:
Для авторизации Введите логин и пароль. Если у Вас пока нет аккаунта на нашем сайте, Вы можете зарегистрироваться
Выберите ваш город
Москва
Санкт-Петербург
Новосибирск
Екатеринбург
Нижний Новгород
Самара
Казань
Омск
Челябинск
Ростов-на-Дону
Уфа
еще
ответить