«Мы назвали наш метод SORTS, аббревиатура которого в переводе близка к слову «сортировка» и отражает суть нашей идеи. Он оказался полезным не только для необратимой инактивации гена, но и для его регулируемого выключения, используя так называемые дегроны. Это позволяет изучать функцию жизненно важных участков ДНК», — рассказывает Дмитрий Мазуров из Института биологии гена РАН в Москве.
Мелкие или крупные случайные мутации, возникающие в ДНК человека, животных или микробов далеко не всегда бывают опасными - часто они приносят пользу организму или заставляют бактерий производить новые интересные антибиотики и прочие вещества.
К примеру, «точечные» изменения в структуре генов CCR5 и CXCR4 делают некоторых людей почти неуязвимыми для ВИЧ, а мутации в гене HBB, связанные с развитием серповидной анемии, защищают их носителей от малярии. Есть и обратная сторона этого процесса – замена всего одной «буквы» в гене LMNA заставляет тело человека стареть в десятки раз быстрее нормы.
В природе подобные «опечатки» появляются и закрепляются в популяциях микробов и многоклеточных живых существ достаточно медленно. По этой причине биологи достаточно давно пытаются ускорить этот процесс, используя различные редакторы ДНК, вносящие случайные изменения в геном. Яркий пример этого – система MAGE, созданная гарвардским генетиком Джорджем Черчем в начале текущего десятилетия.
Почти все подобные «ускорители эволюции» обладают одним большим недостатком – поменять структуру генома достаточно легко, однако найти и изучить клетки с «нужными» мутациями намного сложнее. Для этого необходимо размножить каждый тип клеток и проанализировать то, как поменялась работа их генов.
Как передает пресс-служба ИТЭБ РАН, Мазуров и его коллеги создали систему, которая лишена подобного недостатка, научившись не только отключать произвольные гены при помощи редактора CRISPR/Cas9, но и вставлять на их место «инструкции» по сборке особых белковых меток, которые клетка будет размещать на поверхности своей мембраны.
Их можно распознавать при помощи антител, что позволяет ученым находить клетки с «нужными» им мутациями, не прибегая к долговременной и затратной процедуре клонирования. Вдобавок, часть из меток была устроена таким образом, что они «выключали" ген только в том случае, если внутри клеток присутствовали молекулы ауксина, гормона роста растений, не встречающегося в организме животных и людей.
Работу этой системы ученые проверили на иммунных тельцах, зараженных ВИЧ. Используя SORTS, российские биологи попытались удалить один из генов, которые вирус вставляет в ДНК его жертв, и пометить очищенные клетки. Эта процедура закончилась полным успехом – «отсортированные» клетки вырабатывали на 2-4 порядка меньше вирусных белков, чем их зараженные «кузины».
Помимо этого, Мазуров и его коллеги использовали эту методику для создания нескольких линий клеток, у которых были удалены некоторые жизненно важные гены, связанные с работой митохондрий, главных энергостанций клетки. Наблюдения за ними помогут ученым понять, как мутации в этих генах влияют на развитие рака и болезней, связанных с нарушением метаболизма.
Источник: ria.ru
