Većina stanica u ljudskom tijelu ima dvije genetske biblioteke; jedna u jezgri, a druga unutar struktura naziva mitohondrije.
Napori nekoliko istraživačkih skupina doveli su do procesa koji će jednog dana omogućiti znanstvenicima da promijene upute koje čine "drugi" genom stanice i potencijalno liječe niz bolesti.
Molekularna osnova ovog revolucionarnog alata za uređivanje gena je toksin DddA koji izlučuje bakterija Burkholderia cenocepacia da ubije druge mikrobe kada konkurencija za resurse postane jaka.
Istraživači sa Sveučilišta u Washingtonu već neko vrijeme su se zanimali za toksin, otkrivši da on pretvara bazu nukleinske kiseline zvanu citozin u drugu koja se obično nalazi u RNA koja se zove uracil.
Ovo nije prvi put da su se istraživači okrenuli bakterijskom oružju i tražili tragove kako prilagoditi DNK na ovaj način. U stvari, čitava obitelj takozvanih enzima deaminaze već je korištena u genetskom inženjeringu.
Istraživački tim na MIT-u kombinirao je deaminazu s razmjenom koda s tehnologijom CRISPR, što podrazumijeva korištenje RNA predloška za identifikaciju slijeda i korištenje enzima za unošenje promjena.
To ne predstavlja preveliki problem ako želite unijeti promjene u duplicirane nizove DNK unutar nečega što je dobrodošlo kao jezgra ćelije. Ali mijenjanje šablona RNA preko selektivne mitohondrijske membrane nije jednostavno.
To je zbog činjenice da su mitohondriji prije više od milijarde godina bili organizmi, a s vremenom su se razvili, dijeleći odgovornost razgradnje glukoze sa stanicama.
Promotivni video:
Srećom, toksin DddA imao je jedinstvenu sposobnost mijenjanja oba lanca DNA, utvarajući put CRISPR-u - i njegovom glomaznom RNA predlošku - u korist alternativnih metoda ciljanja slijeda koji želite promijeniti.
Ova klasa enzima može se prilagoditi pretraživanju specifičnih kodova nukleinskih kiselina i njihovom odvajanju. Upravo ono što je potrebno za unošenje toksina koji zamjenjuje citozin.
Zajedno s DddA, posebno dizajnirani enzim može pronaći ciljanu sekvencu unutar mitohondrija i pretvoriti bilo koji citozin koji nađe u uracil, koji se nakon toga transformira u sličnu kralježnicu specifičnu za DNK, nazvanu timin.
Kao što mutacije u nuklearnoj DNK mogu prouzrokovati razne zdravstvene uvjete, mutacije u mitohondrijskim genima mogu biti problematične i utjecati na bilo što od razvoja mozga do rasta mišića, razine energije, metabolizma i imuniteta.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.