Ученые из MIT, Сколтеха и ряда университетов США обнаружили у бактерий необычный CRISPR "редактор" РНК, который в будущем, возможно, позволит вносить направленные изменения в работу генов в живой клетке и гибко управлять работой генов в определенные временные промежутки, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Константин Северинов.
"Изученные нами белок, C2c2, обладает удивительным свойством "сопутствующего ущерба" – если он находит ту РНК, к которой он запрограммирован присоединиться, он начинает уничтожать все молекулы РНК в окрестности, в результате клетка погибает. Сможет ли C2c2 использоваться для редактирования, подобно популярной системе CRISPR/Cas9, еще предстоит выяснить", — рассказал РИА "Новости" Константин Северинов из Сколтеха и университета Ратгерса (США).
Генетические Copy и Paste
Северинов, его российские коллеги и западные ученые под руководством Фэна Чжана (Feng Zhang) из Массачусетского технологического института (США) и Евгения Кунина из Национальных Институтов Здровья США совершили это открытие, изучая ДНК и гены различных бактерий.
Ранее Чжан и его коллеги разработали революционную систему редактирования генома – CRISPR/Cas9, позволяющую произвольным образом удалять или заменять отдельные гены и фрагменты ДНК в клетках человека. Первые версии этой технологии появились в 2013 году, когда ученые осознали, что белок Cas9 из "антивирус"–системы бактерии Streptococcus pyogenes можно использовать, как ДНК-ножницы для редактирования геномов клеток высших организмов.
Сегодня они целенаправленно ищут другие версии этой системы в бактериях, пытаясь повысить точность редактирования генома, с которой у первой версии CRISPR/Cas9 были проблемы, и найти новые применения для них.
Как рассказывает Северинов, аспирант Сколтеха Сергей Шмаков разработал специальную программу, которая ищет белки Cas9 и похожие молекулы в генетических банках данных, где хранятся расшифрованные геномы различных бактерий.
Бактериальный антивирус-камикадзе
В ноябре прошлого года группам Кунина, Северинов, и Жанга улыбнулась удача – изучая геном микроба Leptotrichia shahii – заурядной бактерии, живущей в нашей ротовой полости, они открыли необычный белок C2c2, который мог бы выполнять роль белка Cas9, но при этом был на него совешенно не похож.
Пересадив ген C2c2 в обычную кишечную палочку, ученые выяснили, что имеют дело не с привычной версией геномного CRISPR "антивируса", направленного против ДНК, а с особой системой, предназначенной для борьбы с вирусами, чей генетический материал состоит из РНК. При этом борьба с вирусной инфекцией производится самым радикальным образом – клетка фактически убивает саму себя, обнаружив присутствие вируса при помощи C2c2.
По мнению американских коллег Северинова, в будущем подобная система может стать фундаментом для создания систем гибкого управления работы генов в клетках.
Оптимизм американцев и реализм русских
Как считает Северинов, о подобных вещах пока говорить преждевременно – все это еще предстоит разработать. С другой стороны, он не сомневается, что то, что сегодня можно делать при помощи CRISPR/Cas9, будет под силу C2c2 или другим белкам, которые еще предстоит открыть с помощью методов биоинформатики.
С ним согласен Евгений Кунин из Национальных институтов здоровья США в Бетесде. Он отметил, что работа C2c2 пока не проверялась на клетках сложных организмов с обособленным ядром, к числу которых относится человек, и добавил, что оценить точность работы C2c2 пока крайне сложно из-за эффекта, который он оказывает на микробов.
"Результат (работы белка) в бактериальных клетках — токсический эффект, то есть клетка перестает делиться или вообще погибает. Так что вопрос о специфичности в этом случае сложен. Конечно, напрашивается много практических приложений С2с2, в частности с использованием этого эффекта. Однако, эксперименты в этих направлениях только-только начинаются. Как никак, самой идее о существовании этой системы всего лишь год", — объяснил Кунин в беседе с РИА "Новости".
По мнению биолога, открытие этой системы не приведет к масштабным социальным последствиям, которые были связаны с ситуацией вокруг CRISPR/Cas9 — как считает Кунин, разработка новых геномных редакторов на базе С2с2 не послужит толчком нового витка "патентных войн" вокруг подобных систем, и не вызовет резонанса среди противников ГМО и модификации ДНК в целом.
"У мракобесов, как мне кажется, здесь будет некоторая передышка, поскольку С2с2 действует на РНК, а не на геном. Так что именно эта работа не должна бы их особенно возбуждать. Ну, по крайней мере, будучи мракобесом, я бы не возбудился", — заключает ученый.
Источник: РИА Новости