Večina celic v človeškem telesu ima dve genetski knjižnici; ena v jedru, druga pa v notranjih strukturah, imenovanih mitohondriji.
Skupna prizadevanja več raziskovalnih skupin so privedla do procesa, ki bo nekega dne omogočil znanstvenikom, da spremenijo navodila, ki sestavljajo "drugi" genom celice, in potencialno zdravijo vrsto bolezni.
Molekularna osnova tega revolucionarnega orodja za urejanje genov je toksin DddA, ki ga izloča bakterija Burkholderia cenocepacia, da ubije druge mikrobe, ko postane konkurenca za vire huda.
Raziskovalci z univerze v Washingtonu se že nekaj časa zanimajo za toksin in odkrili so, da ta pretvori bazo nukleinske kisline, imenovano citozin, v drugo, ki jo običajno najdemo v RNA, imenovano uracil.
To ni prvič, da so se raziskovalci obrnili na bakterijsko orožje za namige, kako uglasiti DNK na ta način. V genskem inženiringu so že uporabili celo družino tako imenovanih encimov deaminaze.
Raziskovalna skupina na MIT je združila deaminazo z izmenjavo kode s tehnologijo CRISPR, kar pomeni uporabo predloge RNA za določitev zaporedja in nato uporabo encimov za spremembe.
To ni prevelika težava, če želite spremeniti, da bi podvojili pramene DNK v nečem tako dobrodošlem kot jedru celice. Toda spreminjanje predloge RNA čez selektivno mitohondrijsko membrano ni enostavno.
To je posledica dejstva, da so bili mitohondriji pred več kot milijardo let sami organizmi, sčasoma pa so se razvili in si delili odgovornosti pri razbijanju glukoze s celicami.
Promocijski video:
Na srečo je imel toksin DddA edinstveno sposobnost spreminjanja obeh niti DNK, s čimer si je omogočil CRISPR - in njegovo okorno predlogo RNA - v prid alternativnim načinom ciljanja na zaporedje, ki ga želite spremeniti.
Ta razred encimov je mogoče prilagoditi iskanju specifičnih kod nukleinskih kislin in njihovemu ločevanju. Samo tisto, kar je potrebno za vnos toksina, ki nadomešča citozin.
Skupaj z DddA lahko posebej zasnovan encim najde ciljno zaporedje v mitohondrijih in pretvori kateri koli citozin, ki ga najde, v uracil, ki se nato pretvori v podobno hrbtenico, specifično za DNK, imenovano timin.
Tako kot mutacije v jedrski DNK lahko povzročijo najrazličnejše zdravstvene razmere, so tudi mutacije v mitohondrijskih genih lahko problematične in vplivajo na karkoli, od možganskega razvoja do rasti mišic, ravni energije, metabolizma in imunosti.
Raziskava je objavljena v reviji Nature.