Обнаружен новый инструмент для редактирования митохондриальной ДНК

Исследователи из Лаборатории Ван Янмина Пекинского университета идентифицировали гомолог DddA из Simiaoa sunii (Ddd_Ss), эффективно дезаминирующий цитозин в контексте DC в двуцепочечной ДНК (дцДНК). Результаты опубликованы 16 февраля 2023 года в Nature Communications.

Проблема редактирования митохондриальной ДНК

  • Редактирование оснований (base editing) — точный метод внесения мутаций в ДНК.
  • Для ядерной ДНК используются редакторы на основе CRISPR, но доставка направляющих РНК в митохондрии затруднена.
  • Для мтДНК применяют редакторы на основе TALE (DdCBEs и TALEDs), использующие дезаминазу дцДНК DddAtox из Burkholderia cenocepacia (Ddd_Bc).
  • Ddd_Bc требует строгого TC-контекста и не подходит для мишеней в GC-контексте.

Решение: новый фермент и инженерные улучшения

  • Обнаружен новый фермент Ddd_Ss из Simiaoa sunii (назван в честь врача Сунь Симяо) с высокой активностью и широкой совместимостью с последовательностями.
  • На его основе созданы высокоэффективные инструменты, позволяющие редактировать ранее недоступные мишени в GC-контексте, включая патогенные мутации.
  • Активность и совместимость DdCBE_Bc улучшена за счёт внедрения единичной аминокислотной замены из Ddd_Ss.

Механизм действия

  • C-концевой домен Ddd_Bc содержит два SPKK-подобных пептидных мотива, связывающихся с A/T-богатыми последовательностями в малой бороздке дцДНК.
  • Удаление этих мотивов отменяет активность фермента, а добавление AT-хука (с аналогичными свойствами связывания) — восстанавливает.
  • Мутация пролинов в этих мотивах снижает или полностью отменяет активность, подтверждая их ключевую роль.

Перспективы

Исследование расширяет возможности митохондриального редактирования оснований, однако для достижения высокой эффективности и специфичности потребуются дальнейшие усовершенствования.

Авторство и патент

Соавторы-исследователи: Ми Ли и Мин Ши. Работа выполнена при поддержке нескольких лабораторий Пекинского университета. На подан патент, связанный с применением новой двуцепочечной дезаминазы.

2023-02-20