Ученые научились исправлять ошибки в ДНК

Американские исследователи из Университета Рочестера нашли способ исправления ошибок в молекулах ДНК, которые являются причинами генетических заболеваний.

Как известно, молекула ДНК была отобрана эволюцией для хранения генетического кода как самая надежная и защищенная от повреждений. Тем не менее, гены в ней защищены не на 100%: мутации - замены, вырезания и вставки нуклеотидных букв, из которых сложен генетический код, - постоянно изменяют последовательность ДНК, и далеко не всегда это приносит пользу. Очень много генетических заболеваний связано как раз с разными дурными мутациями, которые служат причиной синтеза дефектных белков. Поэтому ученые давно ломают голову над тем, как научиться исправлять такие генетические дефекты - ведь это мгновенно лишило бы «статуса» неизлечимых целый список опасных заболеваний.

Ученые из Рочестера заявили , что им удалось найти способ исправления негодных мутаций. Ученые использовали своеобразный подход, решив проблему не на уровне исходного гена в ДНК, а на уровне молекулы передатчика - информационной РНК. Как известно, молекулы белков собираются не на самом гене: сначала на участке ДНК синтезируется копия в виде матричной (информационной) РНК, а уже на этой мРНК синтезируются - в соответствии с генетическим кодом и с помощью белок-синтезирующих машин - полипептидные цепи, сообщает compulenta.ru.

Три нуклеотида (кодоны) в РНК кодируют одну аминокислоту, встраивающуюся в растущую молекулу белка. Но в генетическом коде есть особые тройки нуклеотидов, которые не соответствуют никакой аминокислоте, а обозначают начало и конец синтеза. Их называют старт- и стоп-кодонами. Если из-за мутации где-нибудь в середине гена возникнет стоп-кодон, это приведет к преждевременной остановке синтеза и появлению укороченного белка. Функционировать такой белок будет плохо (если вообще будет). При этом стоит помнить, что около трети генетических недугов имеют причиной именно такую мутацию, приводящую к преждевременной остановке синтеза белка.

Ученым удалось создать систему, позволяющую превращать стоп-кодон обратно в кодирующий прямо в молекуле транспортной РНК. В качестве модельного объекта были использованы дрожжи, а основным инструментом послужила молекула РНК другого типа - так называемая ведущая РНК (guide RNA). Эти РНК участвуют в естественном процессе редактирования матричных РНК, который происходит у трипаносом: одним концом они связываются с мРНК, а второй служит для целенаправленной замены одной генетической буквы на другую. Исследователи смогли так модифицировать ведущие РНК, чтобы они распознавали нужный им фрагмент в матричной РНК, подлежащий редактированию.

Но будут ли такие редактирующие РНК работать у дрожжей? К счастью, ведущие РНК сработали как надо - и в искусственной системе, и в живых дрожжах. Исследователи мутировали у дрожжей ген белка, ответственного за утилизацию меди, - у таких дрожжей синтезировалась укороченная версия белка, и они не могли жить на обогащенной медью среде. После применения редактирующих РНК белок в дрожжах обретал свой нормальный размер, и грибы могли утилизировать ионы меди.

Ученые особо подчеркнули, что их метод позволяет исправлять ошибки с высокой специфичностью: РНК заменяют нуклеотидную букву только в строго определенном месте матрицы.

Трудно сказать, пройдет ли тот же фокус с человеком, однако рочестерцы готовы спорить, что их метод оправдает себя и у высших организмов. Если так, то это позволит излечивать такие недуги, как муковисцидоз, мышечная дистрофия и многие формы рака, обнаружение которых в большинстве случаев приравниваются к смертному приговору.

Ученые научились исправлять ошибки в ДНК