• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
29.06.2023
Даниил Сухинов
25 795

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

7.2

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.

белок
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 / Автор: Ptolemocratia Acerronius

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.

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.

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

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

Вчера, 16:00
Полина Меньшова

Хотя на предпочтения в литературе влияют образование, круг общения и множество других факторов, частично они могут передаваться по наследству. Ученые из Дании провели исследование и выяснили, какая доля различий в литературных вкусах может зависеть от генетических особенностей.

3 часа назад
Юлия Трепалина

Синдром самозванца, при котором люди испытывают чувство незаслуженности своих успехов, не раз становился предметом исследований. В свежем метаанализе американские психологи рассмотрели свыше сотни научных работ по этой теме и обнаружили четкую тенденцию: женщины набирали больше баллов в тестах на выявление этого состояния.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Позавчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

12 июля
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно