Недавно в новостях упомянули историю малыша из Пенсильвании, который был излечен от редкого генетического заболевания благодаря персонализированной терапии. Ученые внесли коррективы в его ДНК с помощью технологии редактирования оснований, разработанной Алексис Комор во время ее работы в Гарварде под руководством молекулярного биолога Дэвида Лиу.
С 2016 года Комор, ныне профессор химии и биохимии в Калифорнийском университете, продолжает совершенствовать этот метод для повышения его точности. Ее новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, раскрывает, как можно использовать определенные белки, ответственные за репарацию ДНК, для контролируемого редактирования генома.
Что такое ДНК
ДНК состоит из четырех «букв»: цитозина (C), тимина (T), гуанина (G) и аденина (A). Эти буквы объединяются в 3 миллиарда пар и образуют двойную спираль. Генетически люди на 99,9% идентичны, а оставшиеся 0,1% определяют наши различия — например, у одного человека в определенном месте стоит C, а у другого — T.
Множество таких вариаций безвредны, но некоторые могут приводить к серьезным заболеваниям. Для многих людей редактирование генов остается единственной надеждой на выздоровление.
Ограничения классического CRISPR
Для редактирования чаще всего используется система CRISPR-Cas9, которая разрезает ДНК в заданном месте, создавая двуцепочечный разрыв. Клетка пытается восстановить повреждение, однако часто совершает ошибки, внося лишние элементы или удаляя необходимые (это называют инделами). Чем больше корректировок, тем выше вероятность возникновения нежелательных мутаций.
Комор разработала метод, позволяющий избежать таких рисков. Вместо разрезания ДНК ее подход химически меняет одну букву за раз, что и определяет название «редактирование оснований». Этот метод обеспечивает более точные результаты и снижает вероятность побочных эффектов. Разрезы ДНК могут быть токсичными, часто приводя к гибели клеток или серьезным хромосомным изменениям. Наш подход этого исключает, — уточняет Комор.
Она создала два инструмента:
A-редактор — преобразует A в G.
C-редактор — меняет C на T.
Ц-редактор работает в два этапа: сначала конвертирует цитозин в урацил (который обычно встречается в РНК), а затем клетка сама «заменяет» его на тимин. Хотя метод не создает двуцепочечных разрывов, он оставляет надрез в одной цепи ДНК.
Как клетка реагирует на изменения
Исследователи выяснили, что белок UNG препятствует процессу, так как убирает урацил. Блокируя UNG, можно увеличить эффективность Ц-редактора, но это не единственный фактор.
Для углубленного анализа команда Комор «отключила» 2015 белков, связанных с репарацией ДНК, и изучала их влияние на редактирование. Результаты показали:
Лигаза 3 мешает процессу, «зашивая» надрез до завершения редактирования.
Комплекс MutS-альфа, наоборот, содействует, распознавая урацил и ускоряя его превращение в тимин.
Лигаза 3 действует против нас, в то время как MutS-альфа — наш союзник, — заключает Комор.
Как сообщалось ранее — В Китае работницу компании за попытку уйти на больничный лишили зарплаты
Свежие комментарии