Учёный из Университета штата Айова помог определить структуру белка для редактирования генов, названного Методом года
Профессор Адам Богданов из Университета штата Айова (ISU) и его бывший аспирант Мэтью Моску два с половиной года назад открыли, как белки из фитопатогенных бактерий находят и связываются с определёнными последовательностями в геномах растений. Это открытие быстро взяли на вооружение исследователи по всему миру.
В прошлом году Богданов с коллегами из Университета Миннесоты под руководством бывшего профессора ISU Дэна Войтаса, а также группа под руководством профессора ISU Бин Яна впервые показали, что эти белки можно сращивать с ферментами, модифицирующими ДНК, для манипулирования генами и их функциями.
Полученные гибридные белки назвали TAL-эффекторными нуклеазами (TALENs). По словам Богданова, их можно использовать для лучшего понимания функций генов в модельных системах растений и животных, улучшения признаков у скота и растений и даже для лечения генетических заболеваний человека.
Возможность легко конструировать эти белки для связывания с выбранными последовательностями ДНК привела к всплеску публикаций, демонстрирующих их полезность во многих типах клеток, включая стволовые клетки человека.
В значительной степени благодаря появлению TALENs журнал Nature Methods назвал редактирование генов с помощью инженерных нуклеаз Методом 2011 года.
Теперь Богданов и исследователи из Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона в Сиэтле сделали следующий шаг, определив трёхмерную структуру TAL-эффектора, связанного с ДНК.
Результаты были опубликованы на этой неделе на Science Express — сайте для раннего выпуска статей, представляющих исключительный интерес, которые должны быть опубликованы в предстоящем номере журнала Science.
Первым автором исследования является Аманда Мак, постдокторант центра Хатчинсона. Андрес Сернадас, постдокторант лаборатории Богданова, также внёс свой вклад.
Визуализация формы TAL-эффекторов и их физического взаимодействия с двойной спиралью ДНК позволит учёным лучше понять биохимическую основу их способности распознавать и связываться с определёнными последовательностями ДНК.
Это, в свою очередь, улучшит способность учёных нацеливать белки на разные участки генома, а также лучше предсказывать и предотвращать их связывание с непреднамеренными, побочными мишенями, отмечает Богданов.
Сама структура также интересна с точки зрения фундаментальной биологии. «Она действительно довольно красива, — говорит он. — Пока в природе нет ничего подобного».
Для определения структуры Богданов сотрудничал с учёными центра Хатчинсона: Барри Стоддардом, экспертом по взаимодействию белок-ДНК, и Филом Брэдли, специалистом по вычислительной биологии. Под руководством Стоддарда группа завершила проект чуть более чем за год, используя уникальную комбинацию традиционной рентгеновской кристаллографии и новых компьютерных методов моделирования.