» » » Генетики обнаружили совершенно новую систему редактирования ДНК, способную изменять геном человека

Генетики обнаружили совершенно новую систему редактирования ДНК, способную изменять геном человека

Изображение белка Fanzor с направляющей РНК, полученное с помощью криоэлектронного микроскопа. Различные части белка окрашены в серый, желтый, голубой и розовый цвета, РНК окрашена в фиолетовый, ДНК-мишень — в красный, а нецелевая цепь ДНК показана синим / © MIT

Группа американских исследователей из Массачусетского технологического института сообщила об открытии первой программируемой РНК-управляемой системы редактирования генома у эукариотов — организмов, включающих царства грибов, растений и животных. Это позволит по-новому взглянуть на проблему редактирования геномов животных и человека, а возможно, и приблизиться к ее решению.

Системы редактирования генома CRISPR/Cas впервые обнаружили в ДНК бактерий еще в конце прошлого века, и с тех пор их активно изучали по всему миру. Впоследствии похожие системы нашли у археев (второго базового домена всего живого), а их применение широко распространилось от генной инженерии тех же бактерий до возможного применения в медицине для лечения наследственных заболеваний человека.

CRISPR — это особые участки ДНК, состоящие из специальных повторяющихся и уникальных последовательностей. Суть уникальных участков — в сохранении частей ДНК чужеродных генов, например вирусов бактерий. Это необходимо, чтобы в случае повторного заражения вирусом бактерия опознала чужеродную ДНК и, при помощи белков Cas и направляющих РНК, разрезала ее на безвредные фрагменты. Тем самым принцип работы систем CRISPR/Cas в чем-то схож с работой иммунной системы человека.

Основная проблема в использовании систем CRISPR/Cas при лечении заболеваний состоит в высокой вероятности их нецелевого срабатывания и разрезания генома в том месте, где это не предполагалось. Одно из возможных решений — поиск похожей системы редактирования ДНК у более близких родственников — эукариотов: к примеру, грибов, растений или животных. Ранние исследования установили, что у бактериальных систем CRISPR/Cas и неких эукариотических белков Fanzor, видимо, был общий предок — прокариотические РНК-управляемые системы геномного редактирования OMEGA.

В новом исследовании ученые из Массачусетского технологического института (США) показали, что белки Fanzor действительно используют специальные короткие фрагменты РНК в качестве ориентира для точного разрезания ДНК-мишени, подобно белкам Cas у бактерий. Тем не менее, в отличие от Cas, белки Fanzor закодированы в эукариотическом геноме в мобильных элементах. На основе этого авторы исследования предположили, что эти гены мигрировали от бактерий к эукариотам посредством так называемого горизонтального переноса генов.

 Исследованные организмы: водоросль Guillardia theta, гриб Spizellomyces punctatus, амеба Naegleria lovaniensis и моллюск Mercenaria mercenaria / © Saito M., et al., Nature, 2023

Свои выводы ученые сделали на основе анализа белков Fanzor грибов, водорослей, амеб и двустворчатых моллюсков. Также, чтобы изучить потенциал Fanzor как инструмента редактирования генома, исследователи продемонстрировали возможность генерации вставок и делеций в целевых участках генома в эмбриональных клетках почек человека. Хотя изначальная версия системы Fanzor оказалась менее эффективной, чем стандартные системы CRISPR/Cas, определенная комбинация направленных мутаций позволила на порядок повысить ее эффективность.

Кроме того, коллектив авторов не обнаружил у белка Fanzor, полученного из грибов Spizellomyces punctatus, побочной или нецелевой активности — основной проблемы, затрудняющей использование систем CRISPR/Cas в медицине. Методы криогенной электронной микроскопии показали, что, несмотря на общее структурное сходство со своим бактериальным аналогом, эти белки Fanzor лучше взаимодействуют с направляющей РНК, повышая эффективность и точность редактирования генома.

Ученые уверены, что систему Fanzor, как и системы на основе CRISPR, можно легко перепрограммировать для работы с конкретными участками генома и однажды ее можно будет превратить в мощную новую технологию редактирования для исследовательских и терапевтических применений.

Неотредактированная версия статьи, в которой изложены подробности исследования, опубликована в журнале Nature. Однако отмечается, что в дальнейшем текст могут изменить, поэтому финальная версия может отличаться от нынешней.

Источник: Naked science



ДРУГИЕ НОВОСТИ

Комментарии

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ / КОММЕНТИРУЕМОЕ
  1. Новый MINI Cooper вышел в версии с ДВС
  2. Покупка душевой кабины: ключевые моменты выбора
  3. Названо лучшее фото дикой природы по версии зрителей
  4. Палеонтологи открыли новый вид птерозавров юрского периода
  5. На Большом адронном коллайдере используют робопса для контроля радиации
  6. Volkswagen прекратил выпуск лифтбека Arteon
  7. «Автотор» запускает собственный бренд «АмберАвто»
  8. Геологи нашли объяснение разломов в Тихоокеанской плите
  9. Патогенные для человека бактерии выжили в марсианских условиях
  10. Toyota готовит новый RAV4. Это будет не электрокар
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
В Министерстве по налогам и сборам сообщили, что сейчас готовится проект постановления правительства и там будет определен Читать далее
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
Новшества касаются в том числе и перечня документов, которые обязан возить с собой водитель. Читать далее
Все новости
Галерея