Majoritatea celulelor din corpul uman au două biblioteci genetice; unul din nucleu și celălalt în interiorul structurilor numite mitocondrii.
Eforturile de colaborare ale mai multor grupuri de cercetare au condus la un proces care va permite oamenilor de știință să schimbe instrucțiunile care alcătuiesc „celălalt” genom al unei celule și poate trata o serie de boli.
Baza moleculară a acestui instrument revoluționar de editare a genelor este toxina DddA secretată de bacteria Burkholderia cenocepacia pentru a ucide alți microbi atunci când concurența pentru resurse devine severă.
Cercetătorii de la Universitatea din Washington s-au interesat de o vreme de toxină, descoperind că transformă o bază de acid nucleic numită citozină într-o alta întâlnită frecvent în ARN numit uracil.
Nu este prima dată când cercetătorii au apelat la arme bacteriene pentru indicii despre cum să ajusteze ADN-ul în acest fel. De fapt, o întreagă familie de așa-numite enzime deaminază au fost deja utilizate în inginerie genetică.
O echipă de cercetare la MIT a combinat deaminazele cu schimbul de coduri cu tehnologia CRISPR, ceea ce presupune utilizarea unui șablon ARN pentru a identifica secvența și apoi utilizarea enzimelor pentru a face schimbări.
Aceasta nu este o problemă prea mare dacă doriți să faceți modificări pentru a dubla catene de ADN în ceva la fel de primitor ca nucleul unei celule. Dar schimbarea șabloanelor ARN în membrana mitocondrială selectivă nu este ușoară.
Acest lucru se datorează faptului că în urmă cu mai bine de un miliard de ani, mitocondriile erau organisme în sine, iar de-a lungul timpului au evoluat, împărtășind responsabilitatea de a descompune glucoza cu celulele.
Video promotional:
Din fericire, toxina DddA a avut capacitatea unică de a modifica ambele fire de ADN, deschizând calea CRISPR - și șablonul său greoi de ARN - în favoarea metodelor alternative de direcționare a secvenței pe care doriți să o schimbați.
Această clasă de enzime poate fi adaptată pentru a căuta coduri specifice de acid nucleic și separarea acestora. Exact ceea ce este necesar pentru introducerea unei toxine care înlocuiește citosina.
Împreună cu DddA, o enzimă special concepută poate găsi secvența țintă în mitocondrie și poate transforma orice citozină pe care o găsește în uracil, care este transformată ulterior într-o coloană vertebrală specifică ADN-ului numită timină.
La fel cum mutațiile ADN-ului nuclear pot provoca o mare varietate de condiții de sănătate, mutațiile genelor mitocondriale pot fi, de asemenea, problematice, afectând orice, de la dezvoltarea creierului la creșterea mușchilor, niveluri de energie, metabolism și imunitate.
Cercetarea este publicată în revista Nature.
