Suurimmalla osalla ihmisen kehon soluja on kaksi geneettistä kirjastoa; yksi ytimessä ja toinen sisäisissä rakenteissa, joita kutsutaan mitokondrioiksi.
Useiden tutkimusryhmien yhteistyö on johtanut prosessiin, jonka avulla tutkijat voivat yhtenä päivänä muuttaa ohjeita, jotka muodostavat solun”toisen” genomin, ja mahdollisesti hoitaa useita sairauksia.
Tämän vallankumouksellisen geeninmuokkaustyökalun molekyylinen perusta on Burkholderia cenocepacia -bakteerin erittämä DddA-toksiini muiden mikrobien tappamiseksi, kun kilpailu resursseista tulee vakavaksi.
Washingtonin yliopiston tutkijat ovat olleet kiinnostuneita toksiinista jo jonkin aikaa, havaitsemalla, että se muuntaa sytosiiniksi kutsuttu nukleiinihappopohjan toiseksi RNA: ssa yleisesti esiintyväksi, nimeltään urasiili.
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat kääntyneet bakteeriaseiden puoleen saadakseen vihjeitä DNA: n virittämisestä tällä tavalla. Itse asiassa koko niin kutsuttujen deaminaasientsyymien perhettä on jo käytetty geenitekniikassa.
MIT: n tutkimusryhmä on yhdistänyt deaminaasin koodinvaihtoon CRISPR-tekniikan kanssa, mikä edellyttää RNA-mallin käyttämistä sekvenssin tunnistamiseen ja sitten entsyymien käyttöä muutosten tekemiseen.
Tämä ei ole liian suuri ongelma, jos haluat tehdä muutoksia DNA-säikeiden kopiointiin jotain yhtä tervetullutta kuin solun ydin. Mutta RNA-templaattien vaihtaminen selektiivisen mitokondriaalisen kalvon läpi ei ole helppoa.
Tämä johtuu tosiasiasta, että yli miljardi vuotta sitten mitokondriat olivat itse organismeja ja ajan myötä ne ovat kehittyneet, jakaen vastuun glukoosin hajottamisesta soluille.
Mainosvideo:
Onneksi DddA-toksiinilla oli ainutlaatuinen kyky muuttaa molempia DNA-juosteita, tasoittaen tietä CRISPR: lle - ja sen hankalille RNA-templaateille - vaihtoehtoisten menetelmien hyväksi, jotka kohdistuvat sekvenssiin, jota haluat muuttaa.
Tätä entsyymiluokkaa voidaan mukauttaa etsimään erityisiä nukleiinihappokoodeja ja niiden erottelua. Vain mitä tarvitaan sytosiinia korvaavan toksiinin lisäämiseen.
Yhdessä DddA: n kanssa erityisesti suunniteltu entsyymi voi löytää kohdesekvenssin mitokondrioissa ja muuttaa minkä tahansa löytämänsä sytosiinin urasiiliksi, joka myöhemmin muuttuu samanlaiseksi DNA-spesifiseksi runkoksi, jota kutsutaan tymiiniksi.
Aivan kuten ydin-DNA: n mutaatiot voivat aiheuttaa monenlaisia terveystiloja, myös mitokondriogeenien mutaatiot voivat olla ongelmallisia vaikuttaen mihin tahansa aivojen kehityksestä lihaksen kasvuun, energian tasoon, aineenvaihduntaan ja immuniteettiin.
Tutkimus julkaistaan Nature-lehdessä.