Учёные разработали технологию для перенаправления белков к определённым участкам генома

Группа макромолекулярной кристаллографии Испанского национального онкологического исследовательского центра (CNIO) смогла перепрограммировать связывание белка BuD с ДНК, чтобы перенаправлять его к специфическим участкам генома. Руководитель исследования Гильермо Монтойя заявляет, что открытие «позволит нам модифицировать и редактировать инструкции, содержащиеся в геноме, для лечения генетических заболеваний или создания генетически модифицированных организмов». Исследование опубликовано в журнале Acta Crystallographica, Section D: Biological Crystallography.

Возможность вносить изменения в геном живых организмов «по заказу» может иметь широкий спектр применений — не только в области синтетической биологии, но и для лечения болезней человека.

Для этого исследователи по всему миру сосредоточились на белках, которые связываются с ДНК очень специфичным образом. Их манипуляция для направления к определённым местам в геноме, в связке с генетическими эффекторами (например, белками репарации ДНК или активаторами), может служить для модификации генетических сообщений или перепроектирования генетических цепей по мере необходимости.

Команда CNIO расшифровала код связывания с ДНК белка BurrH, идентифицированного в бактериях Burkholderia rhizoxinica. Его домен BuD специфично связывается с геномом. Для этого исследователи определили полную трёхмерную структуру белка с помощью биофизической методики — рентгеновской кристаллографии.

Главное преимущество BuD заключается в их высокой специфичности: они способны различать последовательности ДНК, отличающиеся всего двумя нуклеотидами («буквами» ДНК). «Эта высокая специфичность действует как GPS, позволяя им находить свои цели в сложной карте генома», — говорит Монтойя. Он добавляет, что эти белки «очень универсальны и легко перепрограммируются по сравнению с другими белками, используемыми для той же цели».

Группа Монтойи перепроектировала BuD, способные распознавать участки генома рядом с мутациями, ответственными за серповидноклеточную анемию. «Связывание белков репарации ДНК с этими перепроектированными BuD может служить для коррекции генетических нарушений у пациентов с этим заболеванием», — говорят исследователи.

Монтойя отмечает, что несколько компаний уже заинтересовались этой новой технологией: «Наш инструмент, помимо лечения генетических заболеваний, может использоваться для генетической модификации микроорганизмов, нацеленной, например, на синтез метаболитов, необходимых для производства биотоплива».