Ученые обнаружили путь к ген-переключателям на или от внутренних дрожжей и клеток человека путем контролирования пунктом, в котором ДНК копируется в РНК посредника, согласно исследованию, изданному в журнале ACS Synthetic Biology.Исследователи от Массачусетского технологического института (MIT) говорят, что это открытие могло позволить ученым лучше понять роль генов, упростить проектировать клетки и приводить к лучшим препаратам и лечению.
Новый метод основывается на системе под названием CRISPR, составленный из двух компонентов. Первым является белок, «связывающий с и ДНК частей», в то время как второй компонент является коротким берегом РНК, ведущей белок к требуемому местоположению в пределах генома.«Система CRISPR довольно сильна в этом, она может быть предназначена к различной ДНК обязательные области на основе простого перекодирования этих РНК гида», говорит Тимоти Лу, доцент электротехники, информатики и биотехники в MIT.
«Путем простого перепрограммирования последовательности РНК Вы можете направить этот белок к любому местоположению, которое Вы хотите на геноме или на синтетической схеме», добавляет он.CRISPR, используемый в качестве ‘транскрипционного фактора’Для исследования исследователи решили использовать CRISPR, чтобы управлять транскрипцией генов – процесс, которым последовательность ДНК копируется в РНК посредника (МРНК).
Это выполняет инструкции от гена.Белки, известные как «транскрипционные факторы» в большой степени, регулируют транскрипцию, объясните исследователей. Эти белки свойственны определенным последовательностям ДНК в «промоторной области гена», затем инициируют или блокируют ферменты, необходимые, чтобы скопировать ген в МРНК.Чтобы использовать CRISPR в качестве транскрипционного фактора, исследователи изменили стандартный белок CRISPR, названный Cas9, чтобы гарантировать, что это больше не «отрезало» ДНК после связывания с ним.
Сегмент был также добавлен к белку, вызывающему или ингибирующему экспрессию гена путем изменения транскрипционного машинного оборудования клетки.Исследователи также поставили ген для «справочника РНК» по клеткам – мишеням, чтобы выдвинуть Cas9 в правильную область. Гид РНК работает путем соответствия последовательности ДНК на промоторе гена, который они хотят активировать.
Транскрипция генов могла быть включена или прочьРезультат исследования показал, что однажды гид РНК и белок Cas9, связанный в клетке – мишени, исследователи могли точно предназначаться для правильного гена и включить транскрипцию.Кроме того, они были удивлены найти, что этот процесс мог также использоваться, чтобы заблокировать транскрипцию генов, когда направлено на другую область гена.«Это хорошо в этом, это позволяет Вам, делают к положительному и отрицательному регулированию с тем же белком, но с различными РНК гида, предназначенными к различным положениям в промоторе», говорит профессор Лу.
‘Легче строят из синтетических схем’Исследователи добавляют, что эта система намного более гибка и легче использовать по сравнению с другими системами управления транскрипции на основе ДНК-связывающих белков.Профессор Лу говорит:«Существует большая гибкость с CRISPR, и это действительно прибывает из факта, что Вы не должны больше проводить время, делая белковую инженерию.
Вы можете просто изменить последовательность нуклеиновой кислоты РНК.Я думаю, что это собирается сделать намного легче построить синтетические схемы.
Это должно увеличить масштаб и скорость, на которой мы можем построить множество синтетических схем в дрожжевых клетках и клетках млекопитающих."Новая система была также создана так, чтобы она могла быть вызвана определенными маленькими молекулами, которые могут быть добавлены к клетке, такой как сахар, говорят исследователи.Чтобы выполнить этот процесс, гены были спроектированы для РНК гида, чтобы гарантировать, что они только производятся в наличии маленькой молекулы. Они добавляют, что, если нет никакой маленькой молекулы, нет никакой РНК гида, что означает, что целевой ген безмятежен.
Профессор Лу отмечает, что этот тип контроля может оказаться полезным для дальнейших исследований, смотрящих на роль естественных генов путем включения и выключения их всюду по различным пунктам развития болезни или развития.Он добавляет, что следующие шаги от этого исследования должны построить далее передовые синтетические схемы, которые могут «принять решения» на основе множества вводов от среды клетки.
«Мы хотели бы увеличить масштаб этого и продемонстрировать самые сложные схемы, что чей-либо когда-либо построенный в дрожжевых клетках и клетках млекопитающих», говорит профессор Лу.