Ученые из Института фундаментальных наук (Южная Корея) разработали новую платформу для редактирования генома митохондрий, получившую название TALED. Инструмент заменяет азотистое основание аденин в составе ДНК на гуанин и позволяет исправить около 43% опасных митохондриальных мутаций. Результаты исследования открывают новые пути к терапии ранее неизлечимых генетических заболеваний. Статья опубликована в журнале Cell.
Редактирование генов позволяет ученым удалять мутации, что открывает возможности для лечения генетических заболеваний. Эти методы обычно хорошо работают для генов в ядре клетки, однако ДНК содержат также и митохондрии — органеллы, в которых происходит окисление органических соединений и использование освобождающейся энергии для синтеза АТФ, универсального источника энергии практически всех биохимических процессов. Мутации в геноме митохондрий могут вызывать серьезные неизлечимые заболевания, нарушающие энергетический обмен на клеточном уровне.
Многие существующие системы редактирования генома не подходят для митохондрий, так как не могут проникнуть внутрь органеллы. Невозможность изменения ДНК митохондрий осложняет создание модельных организмов для исследования митохондриальных заболеваний. В 2020 году ученые создали фермент, преобразующий азотистое основание цитозин в составе митохондриальной ДНК в тимин. Такое редактирование позволяет заменить одно основание на другое, не нарушая остальную цепь ДНК. Однако эта технология имела ограничения и могла исправить лишь 10% возможных опасных мутаций.
«Мы начали думать о способах преодоления этих ограничений. В результате мы смогли создать новую платформу для редактирования генов, получившую название TALED, которая обеспечивает преобразование аденина в гуанин. Наш новый инструмент значительно расширил возможности редактирования митохондриального генома. Это внесет большой вклад не только в создание модельных организмов, но и в разработку методов лечения, ведь TALED способен исправить около 43% известных митохондриальных мутаций», — говорит руководитель исследования Чо Сунг-Ик.
TALED состоит из белка TALE, который взаимодействует с определенной последовательностью ДНК, и двух ферментов: адениндезаминазы и цитозиндезаминазы, которые превращают аденин в гуанин. Исследователи также разработали технологию, позволяющую одновременно заменять аденин на гуанин, а цитозин на тимин. Ученые продемонстрировали эффективность технологии, создав клетку с заданными модификациями митохондриальной ДНК. Кроме того, они показали, что TALED не токсичен для живых клеток и не вызывает нежелательных побочных реакций. Теперь ученые стремятся повысить эффективность TALED, а также разработать платформу для редактирования азотистых оснований в ДНК хлоропластов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
