Wykorzystanie mechanizmów obronnych bakterii do przełomowych innowacji w edytowaniu genomu

WarsawNaukowcy zbadali mechanizmy obronne bakterii i odkryli nową metodę, która może ulepszyć edycję genomu. Badania koncentrują się na tym, jak dwa białka, DdmD i DdmE, współpracują w celu dezaktywacji plazmidów. Plazmidy to małe fragmenty DNA, które bakterie wykorzystują do wymiany informacji genetycznej. Choć mogą wspomagać ewolucję bakterii, czasem mogą być dla nich szkodliwe.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Ohio wykorzystali mikroskopię krio-elektronową do zbadania szczegółów mechanizmu obronnego o nazwie DdmDE. Proces ten rozpoczyna się, gdy DdmE przyłącza się do krótkiego fragmentu DNA, zwanego DNA przewodnikiem. Pomaga to DdmE w identyfikacji i przechwytywaniu docelowych plazmidów poprzez otwarcie jednej z nitek podwójnej helisy plazmidu. Następnie DdmD wiąże się z pozostałą pojedynczą nicią plazmidu, dzieli się na dwie cząsteczki i tnie plazmid na fragmenty.

Kluczowe elementy tych badań obejmują:

• DNA przewodnika: Bardziej stabilna i tańsza w syntezowaniu niż RNA przewodnika.
• Białka DdmD i DdmE: Na tyle małe, aby mogły być dostarczane do komórek ssaków.
• Mikroskopia krio-elektronowa: Niezbędna do obserwacji funkcji tych białek.
• Pętla sprzężenia zwrotnego: Proces, w którym fragmenty plazmidów nadal funkcjonują jako DNA przewodnika.

To badanie może przyczynić się do stworzenia narzędzi do zapobiegania chorobom poprzez edycję genów. Przewodnikowe DNA umożliwia precyzyjne celowanie w określone części genomu. W przeciwieństwie do białek Argonaute, które wykorzystują przewodnikowe RNA, DdmE używa przewodnikowego DNA, które jest łatwiejsze do wyprodukowania i może być bardziej stabilne oraz precyzyjne.

Narzędzia do edycji genów, takie jak CRISPR/Cas9, zrewolucjonizowały biologię, ale mają pewne wady. Jednym z kluczowych problemów jest to, że czasami edytują niewłaściwe fragmenty genomu. System DdmDE wykorzystuje przewodnikowe DNA i może precyzyjniej celować, zmniejszając tym samym niepożądane zmiany.

Zobacz również:

Dzisiaj · 12:24

Przełomowy proces przekształca odpady w ekologiczne paliwo lotnicze

Naukowcy badają możliwości zastosowania tego systemu w różnych dziedzinach. Obecnie testują jego skuteczność w komórkach ssaków, dążąc do naprawy błędów genetycznych powodujących choroby.

Fragment plazmidowego DNA potrafi kierować degradacją kolejnych plazmidów, co wskazuje na wbudowany system obronny. Ten proces wzmacnia ochronę gospodarza i sprawia, że metoda staje się bardziej niezawodna w dłuższym czasie.

Te cechy mogą przyczynić się do postępów w medycynie spersonalizowanej, gdzie techniki edycji genów są dostosowywane do indywidualnego genomu każdej osoby, co poprawia wyniki leczenia chorób takich jak mukowiscydoza, dystrofia mięśniowa i niektóre rodzaje nowotworów.

Dzięki wsparciu instytucji takich jak Narodowe Instytuty Zdrowia, system DdmDE ma szansę znacznie ulepszyć edycję genomu. Analizując, jak bakterie bronią się przed zagrożeniami, możemy odkryć nowe metody poprawy zdrowia ludzkiego, które wcześniej uważaliśmy za niemożliwe.