Новая техника генной инженерии поможет проектировать и изучать биологические системы

Новый метод позволяет биологам точно регулировать количество белка, производимого из конкретного гена. Техника, опубликованная 20 января в Nature Communications, проста, инновационна и, на данный момент, работает во всём — от бактерий до растений и клеток человека.

"По сути, это универсальный инструментарий для модификации экспрессии генов", — сказал Сергей Джуранович, PhD, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, старший автор исследования.

Применение метода

Возможность контролировать количество производимого белка полезна как для:

• Конструирования биологических систем (например, для максимизации выработки лекарств клетками, таких как антибиотик ванкомицин или противораковый препарат таксол).
• Изучения болезней (например, рака или аутизма), где экспрессия определённого гена снижена, но её точный вклад неизвестен.

Как это работает

Метод использует особенность процесса трансляции mRNA — ключевого этапа производства белка из ДНК. Последовательности из множества аденинов (A) подряд в молекуле mRNA являются "скользкими": трансляционный механизм имеет тенденцию останавливаться и соскальзывать на такой цепочке, не доходя до конца, что снижает количество производимого белка.

Исследователи показали, что, контролируя длину цепочки A в начале или середине mRNA, можно точно регулировать выход белка. Добавление большего количества A уменьшало производство белка.

Универсальность и простота

Техника была успешно протестирована на бактериях, простейших, дрожжах, растениях, плодовых мушках, а также клетках мыши и человека. Она работает во всех этих организмах, поскольку трансляция RNA — эволюционно древний процесс, происходящий одинаково у всех форм жизни.

"Замечательно в этом методе то, насколько он прост. Раньше, чтобы получить мутацию, снижающую экспрессию гена, скажем, на 30%, требовались годы работы и большая удача. Теперь мы можем сделать это за несколько дней", — отметил Джуранович.