Lielākajai daļai cilvēka ķermeņa šūnu ir divas ģenētiskās bibliotēkas; vienu kodolā un otru iekšējās struktūras sauc par mitohondrijiem.
Vairāku pētījumu grupu sadarbības centieni ir noveduši pie procesa, kas kādu dienu ļaus zinātniekiem mainīt instrukcijas, kas veido šūnas “citu” genomu, un potenciāli ārstēt virkni slimību.
Šī revolucionārā gēnu rediģēšanas rīka molekulārais pamats ir DddA toksīns, ko izdala baktērija Burkholderia cenocepacia, lai iznīcinātu citus mikrobus, kad konkurence par resursiem kļūst smaga.
Vašingtonas universitātes pētnieki kādu laiku interesējās par toksīnu, secinot, ka tas pārvērš nukleīnskābju bāzi, ko sauc par citozīnu, citā, kas parasti sastopama RNS, ko sauc par uracilu.
Šī nav pirmā reize, kad pētnieki pievēršas baktēriju ieročiem, lai uzzinātu, kā šādā veidā noskaņot DNS. Faktiski vesela tā saucamo deamināžu enzīmu ģimene jau ir izmantota ģenētiskajā inženierijā.
MIT pētniecības grupa ir apvienojusi deamināzes ar kodu apmaiņu ar CRISPR tehnoloģiju, kas nozīmē RNS veidnes izmantošanu secības identificēšanai un pēc tam fermentu izmantošanu izmaiņu veikšanai.
Tā nav pārāk liela problēma, ja vēlaties veikt izmaiņas DNS virkņu dublēšanā kaut kas tikpat pretimnākošs kā šūnas kodols. Bet mainīt RNS veidnes selektīvās mitohondriju membrānā nav viegli.
Tas ir saistīts ar faktu, ka pirms vairāk nekā miljarda gadu mitohondriji bija paši organismi, un laika gaitā tie ir attīstījušies, dalot atbildību par glikozes sadalīšanu ar šūnām.
Reklāmas video:
Par laimi, DddA toksīnam bija unikāla spēja mainīt abus DNS virzienus, paverot ceļu CRISPR - un tā apgrūtinošajai RNS veidnei - par labu alternatīvām metodēm mērķauditorijas atlasei pēc kārtas, kuru vēlaties mainīt.
Šo fermentu klasi var pielāgot, lai meklētu specifiskus nukleīnskābju kodus un to atdalīšanu. Tikai tas, kas nepieciešams toksīna ieviešanai, kas aizstāj citozīnu.
Kopā ar DddA īpaši izveidots enzīms var atrast mērķa secību mitohondrijos un pārvērst jebkuru atrasto citozīnu uracilā, kas vēlāk tiek pārveidots par līdzīgu DNS specifisku mugurkaulu, ko sauc par timīnu.
Tāpat kā mutācijas kodola DNS var izraisīt visdažādākos veselības stāvokļus, arī mitohondriju gēnu mutācijas var būt problemātiskas, ietekmējot jebko, sākot no smadzeņu attīstības līdz muskuļu augšanai, enerģijas līmenim, metabolismam un imunitātei.
Pētījums ir publicēts žurnālā Nature.