МОСКВА, 15 июл - РИА Новости. Биологи разработали "генетический редактор", который позволяет вырезать, копировать и вставлять большие и маленькие участки ДНК прямо в живой клетке, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Ученые придумали множество способов модификации генетического материала после расшифровки генетического кода в середине 20 века. Эти методы позволили биологам лучше изучить механизмы работы генов и дали жизнь множеству искусственно созданных видов растений, животных и бактерий.
С другой стороны, высокая стоимость и трудоемкость экспериментов не позволяет производить обширные генетические модификации. Кроме того, необходимые участки модифицированной ДНК должны быть подготовлены вне клетки-реципиента, из-за чего ученым сложно предсказать, какие побочные эффекты могут вызвать новые гены.
Группа американских и корейских биологов под руководством Джорджа Черча (George Church) из Медицинской школы Гарварда разработала два метода, позволяющие редактировать ДНК примерно так же, как документ правится в текстовом редакторе. Биологи создали инструменты MAGE ("маг") и CAGE ("клетка"), при помощи которых можно найти и выбрать определенные последовательности нуклеотидов - строительных "кирпичиков" ДНК - в исходном генетическом материале, и заменять новыми последовательностями.
Ученые проверили работу своего "редактора", заменив в ДНК кишечной палочки (Escherichia coli) терминаторный кодон TAG - три нуклеотида (строительных блоков ДНК), означающих конец значимого участка генетической цепочки, который отвечает за синтез определенного белка - на его аналог TAA . Этот участок является критически важным для жизнедеятельности бактерии, и встречается крайне редко, в силу чего он стал идеальной мишенью для проверки "точности" редактирования.
Исследователи разбили генетический материал бактерии на 32 участка, в каждом из которых находилось по 10 участков TAG. Для замены "вырезаемых" участков биологи использовали инструмент MAGE. Он представляет собой собранную при помощи компьютерной программы молекулу олигонуклеотида - сочетания нуклеотидов, которое соединяется с искомым участком ДНК и заставляет бактерию заменить его на другой.
Эти молекулы вводились в питательную среду, где обитали кишечные палочки. Ученые поддерживали условия, способствующие проникновению олигонуклеотидов в цитоплазму бактерий.
После того, как все необходимые изменения были внесены в каждой популяции кишечной палочки, ученые приступили к объединению "разрезанного" генома при помощи инструмента CAGE - процедуры, которая обеспечивает обмен фрагментами ДНК между бактериями.
В природных условиях этот механизм помогает микроорганизмам лучше приспосабливаться к условиям окружающей среды и распространять полезные мутации. Авторы исследования использовали его для объединения фрагментов модифицированной ДНК кишечной палочки. Ученые попарно объединяли популяции бактерий и через несколько поколений получили кишечную палочку, в ДНК которой все участки TAG были заменены на кодон TAA.
"Наши методы позволяют рассматривать хромосомы как одновременно изменяемый и гибко эволюционирующий шаблон, что позволяет проводить исследования генетического материала в самых широких масштабах", - заключают авторы статьи.
