Väčšina buniek v ľudskom tele má dve genetické knižnice; jeden v jadre a druhý vo vnútri štruktúr nazývaných mitochondrie.
Spolupráca niekoľkých výskumných skupín viedla k procesu, ktorý jedného dňa umožní vedcom zmeniť pokyny, ktoré tvoria „iný“genóm bunky, a potenciálne liečiť celý rad chorôb.
Molekulárnym základom tohto revolučného nástroja na úpravu génov je toxín DddA vylučovaný baktériou Burkholderia cenocepacia, aby zabil iné mikróby, keď sa stane silnou konkurenciou o zdroje.
Vedci z Washingtonskej univerzity sa o toxín chvíľu zaujímajú a zistili, že prevádza bázu nukleových kyselín nazývanú cytozín na inú, ktorá sa bežne vyskytuje v RNA nazývanej uracil.
Nie je to prvýkrát, čo sa vedci obrátili na bakteriálne zbrane, aby dokázali, ako naladiť DNA týmto spôsobom. V skutočnosti sa už v genetickom inžinierstve používa celá rodina takzvaných deaminázových enzýmov.
Výskumný tím na MIT kombinoval deaminázu s výmenou kódu s technológiou CRISPR, čo vyžaduje použitie RNA templátu na identifikáciu sekvencie a potom použitie enzýmov na vykonanie zmien.
Toto nie je príliš veľký problém, ak chcete vykonať zmeny v duplikátoch reťazcov DNA vo vnútri niečoho takého prívetivého ako jadro bunky. Zmena RNA templátov cez selektívnu mitochondriálnu membránu však nie je ľahká.
Je to spôsobené skutočnosťou, že pred viac ako miliardou rokov boli mitochondrie samotné organizmy a postupom času sa vyvinuli, pričom zdieľajú zodpovednosť za rozklad glukózy s bunkami.
Propagačné video:
Našťastie, toxín DddA mal jedinečnú schopnosť meniť obidva reťazce DNA, čím pripravil cestu pre CRISPR - a jeho ťažkopádny templát RNA - v prospech alternatívnych spôsobov zacielenia sekvencie, ktorú chcete zmeniť.
Táto trieda enzýmov sa môže prispôsobiť vyhľadávaniu špecifických kódov nukleových kyselín a ich separácii. Presne to, čo je potrebné na zavedenie toxínu, ktorý nahrádza cytozín.
Spolu s DddA môže špeciálne navrhnutý enzým nájsť cieľovú sekvenciu v mitochondriách a konvertovať akýkoľvek cytozín, ktorý nájde, na uracil, ktorý sa následne transformuje do podobného základného reťazca špecifického pre DNA nazývaného tymín.
Rovnako ako mutácie v jadrovej DNA môžu spôsobiť celý rad zdravotných problémov, môžu byť problematické aj mutácie v mitochondriálnych génoch, ktoré ovplyvňujú čokoľvek od vývoja mozgu po rast svalov, energetické hladiny, metabolizmus a imunitu.
Výskum je publikovaný v časopise Nature.