Vedci po prvýkrát našli spôsob, ako vykonať cielené úpravy mitochondriálnej DNA

(wir0man/iStock/Getty Images)

Väčšina buniek vo vašom tele má dve genetické knižnice; jeden v jadre a druhý vo vnútri štruktúr tzv mitochondrie - známe aj ako „bunkové elektrárne“.

Doteraz sme mali možnosť zmeniť iba jeden.

Spoločné úsilie niekoľkých výskumných tímov v USA viedlo k procesu, ktorý by nám jedného dňa mohol umožniť upraviť inštrukcie tvoriace „iný“ genóm bunky a potenciálne liečiť celý rad stavov, ktoré ovplyvňujú, ako napájame naše telá.



Molekulárnym základom tohto revolučného nástroja na úpravu génov je toxín nazývaný DddA, ktorý baktéria vylučuje Burkholderia cenocepacia sabotovať iné mikróby, keď sa súťaž o zdroje stane vážnou.

Výskumníci z University of Washington sa už nejaký čas zaujímali o talent toxínu, keď zistili, že premieňa bázu nukleovej kyseliny nazývanú cytozín na inú bázu, ktorá sa bežne vyskytuje v RNA, nazývanú uracil.

Nie je to ani zďaleka prvý prípad, keď výskumníci hľadali stopy bakteriálnych zbraní, ako týmto spôsobom vyladiť DNA. V skutočnosti už bola v genetickom inžinierstve použitá celá rodina takzvaných deaminázových enzýmov.

Žiaľ, deaminázové enzýmy majú tendenciu len vystupovať ich trik na výmenu kódu na jednotlivých reťazcoch DNA.

Aby to obišiel, ďalší výskumný tím z Broad Institute of MIT a Harvard skombinoval svoju deaminázu na výmenu kódu s CRISPR technológia, ktorá zahŕňa použitie RNA templátu na identifikáciu sekvencie a potom použitie enzýmov na rozbalenie vlákien a vykonanie zmien.

To nie je príliš veľký problém, keď chcete upraviť dvojité vlákna DNA vo vnútri niečoho tak príjemného, ​​ako je jadro bunky. Ale prepašovanie šablón RNA cez selektívnejšiu membránu mitochondrií nie je také jednoduché.

Je to preto, že viac ako miliardu rokov predtým boli mitochondrie organizmy samy osebe a postupom času sa vyvinuli tak, aby zdieľali zodpovednosť s bunkami, ktoré teraz zaberajú, a boli poverené štiepením glukózy na získanie energie.

Zatiaľ čo mnoho mitochondriálnych génov je už dávno uložených v jadre hostiteľa, tieto malé energetické jednotky sa držali niekoľkých dôležitých sekvencií, ktoré sú pevne zamknuté za závojom membrán, ktoré nie sú láskavé k zablúdeniu kúskov RNA, ktoré cez ne prúdia. .

Našťastie mal DddA jedinečný talent na vykonávanie zmien v oboch reťazcoch DNA, čím sa otvorila cesta k vylúčeniu CRISPR – a jeho objemnej RNA templátu – v prospech alternatívnych metód zacielenia na sekvenciu, ktorú chcete zmeniť.

Tento tretí kúsok skladačky prišiel vo forme starého nástroja genetického inžinierstva s názvom a efektor podobný aktivátoru transkripcie , alebo ROZPRÁVKA.

Táto trieda enzýmov môže byť prispôsobená tak, aby našla špecifické kódy nukleových kyselín a rozdelila ich. Práve tá vec na nasmerovanie toxínu vymieňajúceho cytozín na miesto.

V spojení s DddA dokáže špeciálne vytvorený enzým TALE nájsť cieľovú sekvenciu vo vnútri mitochondrií a premeniť akýkoľvek cytozín, ktorý nájde, na uracil, ktorý sa neskôr premení na podobnú bázu špecifickú pre DNA nazývanú tymín.

Pri testovaní sa táto zmena vyskytla zhruba v polovici času.

Zmena fifty-fifty sa nemusí zdať ako veľká výhra, ale vzhľadom na to, že mimo cieľových sekvencií neboli žiadne známky potenciálne katastrofálnych zmien, je to sľubný nástroj presného inžinierstva.

A čo viac, vzhľadom na to, že neexistujú žiadni ďalší uchádzači o úpravu mitochondriálnych génov, je to medzník aj s touto mierou úspešnosti.

Rovnako ako mutácie v jadrovej DNA môžu viesť k rôznym zdravotným stavom, mutácie v génoch mitochondrií môže byť tiež problematické , ovplyvňujúce z čohokoľvek vývoj mozgu k rastu svalov, energetickej hladiny, metabolizmu a imunity.

Zvyčajne (aj keď nie vždy), ktoré prechádzajú vajíčkami od matiek, mitochondrie a akékoľvek škodlivé mutácie sa môžu dediť z generácie na generáciu. Práve teraz je to najlepšie, čo môžeme urobiťkombinovať bunkyod dvoch rôznych matiek na odstránenie postihnutých mitochondrií.

Ale s touto novou technológiou DddA by sme mohli byť konečne schopní vytvoriť zvieracie modely, ktoré napodobňujú celý rad oslabujúcich mitochondriálnych stavov u ľudí. A možno si ich jedného dňa dokonca zafixujeme do našich vlastných tiel.

Tento výskum bol publikovaný v r Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.