Прорыв связан с набором ДНК-связывающих белков TALE, которые биологи всё почаще употребляют, чтоб включить, выключить, удалить, добавить либо даже переписать специальные гены в процессе научных тестов, также для потенциального внедрения в биотехнологиях и медицине, к примеру, для исцеления генетических болезней.
Способы редактирования ДНК, основанные на манипуляциях с белками TALE, ранее числились применимыми только к малой части вероятной последовательности ДНК у животных и растений. Новое исследование подтвердило, что эти ограничения можно снять.
«Это один из самых фаворитных инструментов в биологии, и сейчас мы отыскали метод выделять его из всех последовательностей ДНК», - говорит Карлос Барбас III (Carlos F. Barbas III), доктор кафедры молекулярной биологии хим факультета института Скриппса.
О собственных выводах Барбас и его команда сказали в статье (PDF-документ), размещенной журнальчике Nucleic Acids Research.
Молекулярные биологи издавна грезили возможностью манипулировать ДНК в составе живых клеток - сейчас это становится реальностью. Изменённые на базе TALE белки были представлены всего пару лет назад: может быть, это самый лёгкий и четкий инструмент редактирования ДНК, узнаваемый науке.
Конфигурации основаны на природных TALE-протеинах, которые производятся некими микробами, поражающими растения. Эти природные белки помогают микробам подорвать организм растения путём связывания растительной ДНК и увеличения активности защитных генов вторгающейся бактерии.
Учёные нашли, что они просто могут спроектировать захват ДНК сектора белками TALE в интересующей последовательности ДНК. Традиционно они присоединяют ДНК-связывающий сектор к другому сектору белка, который может делать некоторую требуемую функцию на определенном участке: к примеру, выделять фермент, способный прорезать ДНК. В лаборатории Барбаса на базе редактирования белков уже разработаны тыщи массивных белков TALE.
Тем более, у основанного на TALE редактировании ДНК были замечены значительные недочеты. Фактически все обнаруженные природные белки TALE имели последовательность ДНК, начинающуюся с транскрипции нуклеозидов тимидина, обозначенного буковкой Т в четырёхзначном коде ДНК. Структурные исследования привели к выводу, что белки TALE не могут быть соединены с ДНК без исходного Т. Молекулярные биологи считали, что это «Т-ограничение» применимо к хоть какому искусственному белку TALE.
Но это не принудило учёных отрешиться от идеи отыскать наиболее обширное применение белкам TALE. Брайан Лэмб (Brian M. Lamb), научный сотрудник лаборатории Барбаса, употреблял способ «направленной эволюции», разработанный остальным сотрудником, Эндрю Мерсером (Andrew C. Mercer).
Во-1-х, Лэмб сгенерировал гигантскую библиотеку новейших белков TALE, способных хаотично поменять структуру - предположительно, чтоб захватить исходные нуклеозиды. Потом он провёл серию тестов над новенькими TALE-соединениями, чтоб узнать, которые из их работают правильно, даже ежели их мишень не имеет Т-нуклеозидов в последовательности ДНК.
Таковым образом, Лэмб выделил несколько новейших TALE-белков, которых не сдерживает «Т-ограничение». Одни предпочитают связываться с ДНК, начинающимися не с Т-нуклеозидов, а с G-гуанозинов. Остальные могут связываться с хоть каким из четырёх нуклеозидов последовательности ДНК. «По сущности, мы отменили “Т-ограничение”, - говорит Лэмб.
“Это значит, что количественные и высококачественные характеристики конфигураций, которые мы можем совершить при помощи TALE-белков, резко отправь ввысь”, - считает Барбас.
Он и его команда планируют продолжить работу по использованию неограниченных конфигураций, основанных на TALE-белках, и сделать новейший способ инвентарем для исцеления генов. Отмена “Т-ограничения” обязана положительно воздействовать на развитие молекулярной биологии, биотехнологии, медицины стволовых клеток, нанотехнологии и ДНК-оригами: неважно какая ветвь, которая просит манипуляций ДНК в живых клеточках, получает выгоду от этого прорыва.
“Возможных методов внедрения данной технологии еще больше, чем можно вообразить”, - убеждён Барбас.