Специфические системы редактирования последовательности РНК под названием PPR65 и PPR56 перенесли из митохондрий мхов в клетки человека. В совершенно новой среде обе оказались работоспособны, сохранили точность редактирования и модифицировали не только целевые белки, но и ряд других.
Митохондрии имеют собственный геном / © GettyImages
Все живые клетки и «не вполне живые» вирусы работают на основе общего принципа — так называемой центральной догмы молекулярной биологии. Согласно ней, все наследуемые признаки организма находятся в его ДНК, которая «переписывается» на язык РНК и далее служит матрицей для синтеза белков. При этом ДНК и РНК можно сравнить с текстами или даже инструкциями, которые нужны для того, чтобы последовательность генома превратилась в сложное и регулирующее себя живое существо.
В процессе всего этого шифрования и переноса информации неизбежно возникают ошибки — то есть различные мутации. Хотя их определенная частота приемлема и даже необходима в процессе эволюции, клетка все же должна их корректировать — с помощью различных механизмов репарации и редактирования.
Все это касается не только ядерного генома (если мы говорим об имеющих его эукариотах), но и некоторых органелл — имеющих собственные геномы митохондрий, а в случае растений еще и хлоропластов. Причем модификации может подвергаться не только ДНК, но и создаваемая на ее основе РНК.
У различных организмов механизмы редактирования одной из ключевых биомолекул — рибонуклеиновой кислоты, или РНК — могут сильно различаться. Различие заключается и в том, какие из «букв» генетического кода оказываются химически модифицированы и каким образом. Так, в РНК митохондрий и хлоропластов растений цитидины (C) превращаются в уридины (U), в то время как в животных клетках аденозины (А) становятся инозинами (I), причем второе происходит в гораздо больших количествах.
Не совсем ясно, насколько эти два типа редактирования совместимы между собой. Авторы новой статьи в Nucleic Acid Research обратили внимание на две системы редактирования РНК, которые работают в органеллах растительных клеток. Это PPR65 и PPR56, названные так по участвующим в них РНК-связывающим белкам PPR, имеющим в последовательности особые повторы. Они как раз осуществляют химическое превращение C в U, так называемое дезаминирование.
При этом в цитоплазме растений (основной среде клетки) такие системы не работают. А в их митохондриях PPR65 и PPR56 обычно «поправляют» те ошибки в РНК, что имели бы особенно сильный эффект на структуру белка.
Теперь исследователи перенесли обе системы из митохондрий мха Physcomitrium patens в культивируемые клетки человека. Оказалось, в новой среде PPR65 и PPR56 продолжают работать и сохраняют точность, в итоге изменяя последовательность не только целевых белков, но и ряда других. Всего модифицированными оказались свыше 900 разных молекул, причем с эффективностью до 91% — и это данные только для PPR56.
Авторы отмечают эффективность систем PPR65 и PPR56 в новой среде и полагают, что они могут стать альтернативой знаменитой системе генного редактирования CRISPR-Cas, для которой уже нашли первые биотехнологические и медицинские приложения.
