Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Редактируем ДНК митохондрий

Ученые впервые внесли целевые изменения в митохондриальную ДНК

Денис Гордеев, Naked Science

Большинство клеток нашего организма имеют сразу две «генетические библиотеки». Одна из них находится в ядре, вторая — в митохондриях, «энергетических станциях» клетки. До сих пор ученые знали, как внести направленные изменения только в ядерную ДНК. Статья, опубликованная американскими исследователями в Nature (Mok et al., A bacterial cytidine deaminase toxin enables CRISPR-free mitochondrial base editing, описывает способ целевого редактирования митохондриальных нуклеиновых кислот.

Основой для технологии, позволяющей вносить изменения в геном митохондрий, стал токсин Ddda. Он синтезируется грамотрицательными бактериями Burkholderia cenocepacia, помогая им конкурировать за питательные ресурсы с другими микроорганизмами. Этот токсин катализирует изменения в ДНК, превращая один из ее нуклеозидов, цитозин, в урацил — азотистое основание, характерное для РНК.

Это далеко не первый случай, когда у микроорганизмов обнаруживаются «инструменты», помогающие вносить изменения в гены. В генной инженерии активно используются деаминазы — ферменты, которые также превращают цитозин в урацил, заменяя аминогруппу NH2 на атом кислорода. Однако этот фермент работает лишь на однонитевой ДНК, в то время как в наших митохондриях она двухнитевая.

Теоретически эту проблему можно было решить при помощи системы редактирования генов CRISPR-Cas9 в комплексе с деаминазами и дополнительными ферментами для расплетания двухнитевой ДНК. Однако использование такого подхода затрудняет селективная мембрана митохондрий: в частности, она не пропускает относительно громоздкие РНК-матрицы, необходимые в такой методике для идентификации определенных последовательностей ДНК.

Использование Ddda, который способен работать с двухцепочечной ДНК, позволило обойти эти препятствия. Исследователи соединили токсин с так называемым TALE-белком, который способен распознавать определенные домены в ДНК и связываться с ними. Комплекс Ddda-TALE находит в митохондриальных генах нужную последовательность и меняет в ней цитозин на урацил; последний позже превращается в тимин — другое азотистое основание, характерное для ДНК.

Лабораторные тесты показали, что Ddda-TALE дает нужные ученым изменения в генетическом коде примерно в 50% случаев. На первый взгляд это не кажется таким уж хорошим результатом. Однако при отсутствии других подходящих кандидатов на роль инструмента для редактирования митохондриальных генов, а также учитывая отсутствие каких-либо признаков потенциально катастрофических изменений за пределами целевых последовательностей, это достижение — серьезный научный успех.

Как и мутации в ядерной ДНК, генетические изменения в митохондриальных генах могут влиять на состояние организма, вызывая различные патологии, которые передаются потомству. Дальнейшее развитие технологии Ddda-TALE должно помочь в разработке и внедрении надежного инструмента, который позволит устранять такие мутации.

Ранее мы писали о том, что технологию генетического редактирования CRISPR непосредственно в теле пациента впервые использовали для лечения слепоты у человека, а физиологи из США рассматривают перспективы вмешательства в эпигенетику и генетику человека для защиты ДНК от космической радиации.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

генотерапия митохондрии Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Гены про запас

Целью исследовательской программы MitoSENS является создание резервных копий всех митохондриальных генов в ядре клетки.

читать

Генотерапия в митохондриях

Разработана методика редактирования генов, которая может позволить лечить митохондриальные заболевания.

читать

Еще раз об омоложении

Пожалуй, каждый, кто находил у себя первую морщинку или первый седой волос, нет-нет да и задумывался о том, как было бы здорово, если бы ученые придумали лекарство от старости.

читать

Генотерапия яйцеклеток вместо «трехродительских» детей?

Альтернативная методика предполагает нейтрализацию неисправных митохондрий в яйцеклетках. Будет ли это эффективнее и безопаснее, пока неизвестно, но фанатичные блюстители биоэтики наверняка будут протестовать и против такого подхода.

читать

Генотерапия митохондриальных наследственных болезней: на макаках уже получилось!

Можно надеяться, что и у человека можно будет с помощью переноса ядра в яйцеклетку, полученную у здорового донора, прервать наследование дефектной митохондриальной ДНК и наследственных болезней, передающихся по материнской линии.

читать