Корейские ученые разработали новую платформу для редактирования генов – TALED. С ее помощью они смогли поменять аденин на гуанин – азотистые основания ДНК – в митохондриях, сообщает Институт фундаментальных наук. Это открытие позволит лечить некоторые генетические заболевания человека.
Схема работы TALED. Сначала аденин дезаминируется до инозина,
затем инозин превращается в гуанин путем репарации или репликации ДНК.
© Steven McDowell/Shutterstock
Митохондрии представляют собой крошечные органеллы в клетках, которые служат фабриками по производству энергии. У них свой собственных геном. Мутации в митохондриальной ДНК вызывают серьезные генетические заболевания, связанные с энергетическим обменом: например, наследственную оптическую нейропатию Лебера (LHON), вызывающую внезапную слепоту на оба глаза, или митохондриальную энцефаломиопатию с лактоацидозом и инсультоподобными эпизодами (MELAS), которая медленно разрушает мозг пациента. Некоторые исследования даже предполагают, что аномалии в митохондриальной ДНК также могут быть причиной дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и мышечная дистрофия.
Митохондриальный геном наследуется по материнской линии. Известно 90 точечных мутаций митохондриальной ДНК, вызывающих болезни. Многие существующие инструменты редактирования генома нельзя было использовать в митохондриях. Например, «молекулярными ножницами» CRISPR-Cas нельзя редактировать мутации в этой органелле, поскольку направляющая РНК не может проникнуть в саму митохондрию. Кроме того, не хватает животных моделей этих митохондриальных заболеваний.
Новая технология TALED позволяет преодолеть эти сложности. «Редактор» включает в себя три разных компонента. Первый компонент представляет собой эффектор, подобный активатору транскрипции (TALE), который способен нацеливаться на последовательность ДНК. Вторым компонентом является TadA8e –адениндезаминаза, которая облегчает превращение аденина в гуанин. Третий компонент, DddAtox , – это цитозиндезаминаза, которая делает ДНК более доступной для TadA8e.
Одним из интересных аспектов TALED является способность TadA8e выполнять редактирование A – G в митохондриях, которые обладают двухцепочечной ДНК (dsDNA). Это загадочное явление, поскольку TadA8e — это белок, характерный только для одноцепочечной ДНК. Никто раньше не думал использовать TadA8e для редактирования оснований в митохондриях, отмечают авторы работы. И предполагают, что DddAtox позволяет сделать двухцепочечную ДНК доступной за счет кратковременного раскручивания двойной цепи. Это позволяет TadA8e, сверхбыстродействующему ферменту, быстро вносить необходимые изменения.
Группа показала, как работает новая технология, создав единственный клеточный клон, содержащий желаемые модификации митохондриальной ДНК (мтДНК). Кроме того, было обнаружено, что TALED не являются цитотоксическими и не вызывают нестабильности мтДНК. Кроме того, «ножницы» TALED не затронули ядерную ДНК. Теперь исследователи стремятся усовершенствовать технологию, повысив эффективность и специфичность редактирования. В конечном итоге это позволит исправлять вызывающие болезни мутации мтДНК у эмбриона, плода, новорожденного или взрослого пациента. Группа также занимается разработкой TALED, подходящих для редактирования оснований в ДНК хлоропластов, которая кодирует важные гены фотосинтеза у растений.
Статья опубликована в журнале Cell
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Источник: sci-dig.ru
