Инструмент для подавления генной активности работает через поколения

Новый метод подавления генной активности на основе малых некодирующих РНК открывает возможности для фундаментальных биомедицинских исследований и разработки лекарств.

Метод использует молекулы Piwi-взаимодействующих РНК (piRNA), которые в норме подавляют активность генов и играют ключевую роль в контроле геномных паразитов.

Генетик Кристиан Фрёкьяр-Йенсен и его коллеги из KAUST перенастроили этот piRNA-путь для целенаправленного подавления активности генов-мишеней.

Работая с нематодными червями — распространённой лабораторной моделью — команда создала синтетические 21-нуклеотидные последовательности РНК, которые взаимодействовали с естественным piRNA-аппаратом для подавления нужных генов.

В качестве доказательства концепции исследователи разработали такие «наводящие piРНК» против двух генов, определяющих пол червя, что изменило соотношение мужского и женского потомства. Используя этот механизм piRNA-опосредованной интерференции (piRNAi), они также подавили множество других генов по отдельности или одновременно.

«Мы перепрограммировали путь, который в норме защищает геном организма. Наша техника — важный шаг к точной и масштабируемой биологической инженерии очень простого живого организма», — говорит Фрёкьяр-Йенсен.

Поскольку тот же путь подавления генов существует и у людей, он отмечает, что «интересно рассмотреть, может ли piRNAi использоваться в качестве потенциальной терапии для людей».

Другие инструменты специфичного подавления генов, включая обычную РНК-интерференцию и CRISPR-редактирование, уже применяются у пациентов. Но эти методы не всегда хорошо работают для всех генов-мишеней у червей.

Новый подход расширяет молекулярный инструментарий для генетических манипуляций и позволяет проводить более детальные исследования на модельном лабораторном виде.

Исследователи создали веб-портал, где учёные могут генерировать собственные конструкции для piRNAi.

Группа также изучила, как долго может длиться piRNAi-опосредованное подавление генов — от родителя к потомству и далее. Оказалось, что разные гены можно «выключать» на разное время — от одного до шести поколений. Однако подавление можно сделать постоянным, истощив весь piRNA-путь, что показывает, как один и тот же механизм сначала необходим для запуска, а затем и для ограничения наследуемого эпигенетического состояния.

«Мы находим эти системы кратковременной памяти увлекательными. Наш инструмент поможет нам и другим понять, как передаются эпигенетические воспоминания, и есть ли подобные системы у более высокоорганизованных организмов, таких как люди», — говорит Моника Приядаршини, разработавшая piRNAi.