При помощи бактериального фермента удалось отредактировать геном митохондрий

Команда ученых из Гарвардского и Вашингтонского университетов, использовав бактериальный фермент, впервые смогла отредактировать геном митохондрий, который до этого не удавалось изменить с помощью других технологий, включая метод CRISPR-Cas9. Разработанная ими технология не только даст в руки ученых новый инструмент исследований, но и, возможно, позволит лечить болезни, вызванные мутациями в митохондриальном геноме.

Напомним, что в методе CRISPR-Cas9 используется цепочка РНК, переносящая фермент Cas9 к месту ДНК, которое надо отредактировать. Но доставить этот фермент в митохондрию таким способом невозможно, так как она окружена собственной двойной мембраной.

В 2018 году ученые во главе с микробиологом Джозефом Мугосом (Joseph Mougous) из Вашингтонского университета в Сиэтле обнаружили необычный фермент, получивший название DddA. Его вырабатывает бактерия Burkholderia cenocepacia. Когда он встречался с цитозином — одним из нуклеотидных оснований в ДНК, то преобразовывал его в другое основание — урацил. В ДНК эукариот урацил обычно не встречается, поэтому при копировании цепочки ДНК ферменты клеточного ядра преобразуют его в тимин. В итоге в данном участке ДНК урацил заменяется тимином.

Но перед использованием фермента для редактирования генома его необходимо было сделать безопасным, чтобы он не стал заменять все подряд цитозины в цепочке ДНК на урацилы. Ученые из Сиэтла в сотрудничестве с Дэвидом Лю (David Liu) и его коллегами разделили молекулу DddA на две части, которые могли бы изменять ДНК только тогда, когда они собраны в правильной ориентации. Чтобы контролировать, какой участок ДНК модифицировал фермент, они связали каждую половину DddA с белками, связывающимися с конкретными участками генома. Полученный комплекс они успешно использовали для редактирования митохондриальных ДНК в клетках человека.

Исследователи напоминают, что их метод еще очень далек от использования в лечении митохондриальных заболеваний. В ходе эксперимента было обнаружено некоторое количество нецелевых изменений генома. Также потребуются эксперименты с клетками различных типов.

Работа опубликована в журнале Nature.