Управление генами с помощью антител: новая система для создания биологических цепей

Исследователи под руководством профессора Хирохидэ Сайто разработали новую систему контроля экспрессии генов в ответ на любые целевые молекулы внутри клеток, используя одиночные антитела. Система позволяет создавать различные синтетические биологические цепи, в том числе для клеточно-специфичного редактирования генома.

Как это работает

• Принцип: В основе системы лежит свойство антител специфично связываться с мишенями (ДНК, РНК, белки, малые молекулы).
• Конструкция: Переменные области (тяжелая и легкая цепи) антитела, узнающего конкретную мишень, присоединяются к двум частям расщепленной T7 РНК-полимеразы (RNAP).
• Активация: При появлении целевой молекулы в клетке она связывается с обеими цепями антитела, сближая их. Это, в свою очередь, сближает части РНК-полимеразы, заставляя их спонтанно воссоединяться.
• Результат: Активная РНК-полимераза запускает транскрипцию трансгена-репортера, сигнализируя об обнаружении мишени.

Гибкость и возможности системы

Система TdRNAP (target-dependent RNAP) продемонстрировала способность детектировать разнообразные мишени:

• Антигенный пептид фактора транскрипции GCN4 дрожжей
• Пептид FLAG
• Белок EGFP
• Специфичная последовательность РНК вируса гепатита C (HCV)
• Малая флуоресцентная молекула флуоресцеин

Для переключения между мишенями достаточно заменить последовательности переменных областей антител.

Создание сложных цепей

Комбинируя разные варианты РНК-полимеразы, исследователи создали многослойные биологические цепи для:

• Усиления сигнала
• Ортогональной передачи сигнала

Практическое применение: редактирование генома

Команда применила систему для клеточно-специфичного редактирования генома. TdRNAP система индуцировала экспрессию гид-РНК (gRNA), что запускало CRISPR/Cas9-опосредованное удаление трансгена, ранее встроенного в геном клеточной линии.

Значение и перспективы

Новая система TdRNAP — это ценный инструмент для построения биологических цепей, способных детектировать широкий спектр внутриклеточных молекул и контролировать функции клеток. Она открывает перспективы для повышения эффективности и безопасности будущей генной и клеточной терапии.

Опубликовано в журнале Nature Communications.