Команда дослідників INRS виявила нову родину ферментів, здатних робити точні розрізи в одноланцюговій ДНК
Кілька років тому впровадження технології CRISPR стало справжнім проривом у науковому світі. Заснована на компоненті бактеріальної імунної системи, CRISPR дозволяє здійснювати точні розрізи в дволанцюговій ДНК, даючи змогу вченим змінювати конкретні гени у рослин, тварин та людей. Завдяки своїй точності CRISPR став провідним інструментом у розробці методів лікування як спадкових, так і набутих захворювань.
Нещодавно професор Фредерік Вейр’є та його команда з Національного інституту наукових досліджень (INRS) розробили новий генетичний інструмент на основі родини ферментів, відомих як Ssn. На відміну від CRISPR, цей інструмент орієнтований виключно на одноланцюгову ДНК, забезпечуючи новий рівень точності у редагуванні генів.
Результати їхньої роботи були нещодавно опубліковані в журналі Nature Communications. Цей значущий прорив проливає світло на важливий генетичний механізм, який може революціонізувати численні біотехнологічні застосування.
Особлива форма ДНК з ключовою роллю
Одноланцюгова ДНК зустрічається рідше, ніж дволанцюгова. Вона часто присутня у деяких вірусах і відіграє важливу роль у процесах клітинної реплікації та ремонту. Одноланцюгову ДНК також широко використовують у технологіях секвенування, редагування генів, молекулярної діагностики та нанотехнологіях.
До цього часу жодна ендонуклеаза — фермент, який розрізає ДНК — не була описана як така, що виключно розпізнає і ріже лише одноланцюгову ДНК, що стримувало розвиток технологій, заснованих на цьому типі ДНК. Вперше в лабораторії команда професора Вейр’є ідентифікувала родину ферментів, здатних робити специфічні розрізи в одноланцюговій ДНК: родину Ssn-ендонуклеаз.
Щоб досягти цього, дослідники з Центру біотехнологічних досліджень здоров’я Армана-Фрап’є при INRS охарактеризували нову родину ендонуклеаз, що належать до суперродини GIY-YIG, названу Ssn. Зокрема, вони зосередили увагу на одному з таких ферментів у бактерії Neisseria meningitidis, також відомій як менінгокок. Цей фермент відіграє ключову роль в обміні та зміні генетичного матеріалу, що впливає на еволюцію.
“Вивчаючи його, ми виявили, що він розпізнає специфічну послідовність, яка часто зустрічається в геномі цієї бактерії і відіграє ключову роль у природній трансформації. Ця взаємодія безпосередньо впливає на динаміку бактеріального геному,” — пояснює професор Вейр’є.
Крім цього фундаментального відкриття, дослідники INRS ідентифікували тисячі подібних ферментів.
“Ми показали, що вони здатні розпізнавати й точно розрізати власну послідовність одноланцюгової ДНК. Тобто тисячі ферментів мають таку специфічність,” — додає Алекс Рівера-Мійо, постдокторант у команді професора Вейр’є та співавтор дослідження.
Безцінний ресурс для медичних досліджень
Ці результати, що представляють новий інструмент для розпізнавання й обміну ДНК, мають велике значення. Вони відкривають шлях до багатьох нових застосувань у біології та медицині. З одного боку, розуміння цього механізму допоможе краще контролювати відповідні бактерії та пов’язані з ними інфекції.
Читайте також – Google визнана винною в антимонопольних порушеннях
З іншого боку, відкриття ферментів, специфічних до одноланцюгової ДНК, дозволяє створювати більш точні та ефективні інструменти для генетичних маніпуляцій. Це може покращити методи редагування генів, виявлення ДНК і молекулярної діагностики. Також ці ферменти можуть бути використані для виявлення та обробки ДНК у різноманітних медичних і промислових застосуваннях, як-от виявлення патогенів або генетичні маніпуляції з лікувальною метою. Усі ці напрями мають значний потенціал у боротьбі з багатьма захворюваннями. Наразі на результати цієї роботи подано заявку на патент.
