Logo

Метод редактирования генома

Самый популярный метод редактирования генома на се­год­няш­ний день ‒ это система CRISPR/Cas9. Проб­ле­ма которой зак­лю­ча­ет­ся в её не­точ­нос­ти [1]. Хотя её уже до­воль­но успешно при­ме­ня­ют в кли­ни­чес­кой практике. Само собой, не без скан­да­лов. Но при­ме­ня­ют! И тем не менее, проб­ле­ма не­це­ле­вых мутаций остаётся ак­ту­аль­ной. Поэтому её пы­та­ют­ся решить. В част­нос­ти, 21 ок­тяб­ря 2019 года в жур­на­ле Nature было опуб­ли­ко­ва­но ис­сле­до­ва­ние прай­ми­ро­ван­но­го ре­дак­ти­ро­ва­ния [2]. Которое по­ка­зы­ва­ет воз­мож­ность гораздо более точ­но­го ре­дак­ти­ро­ва­ния генома. И надо за­ме­тить, что это открывает очень большие перс­пек­ти­вы, как в медицине, так и в сельс­ком хо­зяйст­ве. Ведь на­вер­ня­ка вы слы­ша­ли про ГМО про­дук­ты.

МЕТОД РЕДАКТИРОВАНИЯ ГЕНОМА

Конечно, ничего опасного в ГМО продуктах нет. В смысле, для лю­дей. Боль­ше того, сам прин­цип сельс­ко­го хо­зяйст­ва основан на селекции наиболее при­год­ных к ис­поль­зо­ва­нию культур. Поэтому все куль­ту­ры, ис­поль­зу­е­мые в сельском хо­зяйст­ве, ге­не­ти­чес­ки мо­ди­фи­ци­ро­ван­ные. Просто не методами ге­не­ти­чес­кий ин­же­не­рии, а более при­ми­тив­ны­ми методами селекции. Что, между прочим, яв­ля­ет­ся одним из до­ка­за­тельств эволюции. В ко­то­рую про­тив­ни­ки ГМО час­тень­ко не верят. Но фермеров это не ос­та­нав­ли­ва­ет! Поэтому они, нап­ри­мер, пред­по­чи­та­ют ис­поль­зо­вать деревья с вполне оп­ре­де­лён­ны­ми ге­не­ти­чес­ки­ми му­та­ци­я­ми [3]. И это очень хорошо! Потому что такие пред­поч­те­ния повышают эф­фек­тив­ность сель­с­ко­го хо­зяйст­ва.

Эффективное сельское хозяйство, в свою очередь, поз­во­ля­ет гораздо эф­фек­тив­нее ис­поль­зо­вать почву. А это сок­ра­ща­ет, как затраты на сель­с­кое хо­зяйст­во, так и его не­га­тив­ное влияние на ок­ру­жа­ю­щую среду. Но ге­не­ти­чес­кая мо­ди­фи­ка­ция, в тоже время, может быть и опас­на для ок­ру­жа­ю­щей среды. Пос­коль­ку она способна нарушить эко­сис­те­му. Ввиду чего внедрять ге­не­ти­чес­ки мо­ди­фи­ци­ро­ван­ные культуры не­об­хо­ди­мо ос­то­рож­но и пос­те­пен­но. Если, конечно, мы не хотим стать причиной эко­ло­ги­чес­кой ка­таст­ро­фы. Впрочем, глядя на то, как мы от­но­сим­ся к гло­баль­но­му по­теп­ле­нию, возможно, что мы этого хотим. И новый метод ре­дак­ти­ро­ва­ния генома может нам в этом помочь! Ну прос­то потому, что он очень эф­фек­ти­вен.

Метод редактирования генома

  1. На цепочку ДНК насаживается ге­не­ти­чес­ки из­ме­нен­ный фер­мент Cas9, рас­пле­та­ю­щий дуп­лекс на две от­дель­ные це­пи. Что не­об­хо­ди­мо для вне­се­ния даль­ней­ших из­ме­не­ний.
  2. Прг-РНК прилипает к участку ДНК, то есть к од­ной из ни­тей, обес­пе­чи­вая её за­щи­ту. А на про­ти­во­по­лож­ной ни­ти Cas9 вно­сит од­но­це­по­чеч­ный раз­рез. Дру­гим же сво­им кон­цом прг-РНК при­ли­па­ет к раз­ре­зан­ной ни­ти.
  3. К белку Cas9 присоединен другой фер­мент ‒ об­рат­ная трас­н­крип­та­за. Она стро­ит ДНК на ос­но­ве прг-РНК, тем са­мым «пе­ре­пи­сы­вая» ген за­но­во.
  4. В результате получаются две вер­сии од­но­го мес­та ДНК: ста­рая и но­вая. Од­ну из них раз­ру­ша­ют внутри­кле­точ­ные нук­ле­а­зы. И не­ред­ко это ока­зы­ва­ет­ся ста­рая!
  5. Новую версию белки репарации ДНК «вши­ва­ют» на мес­то. При этом но­вая цепь ДНК и комп­ле­мен­тар­ная ей вто­рая цепь не сов­па­да­ют, и бел­ки ре­па­ра­ции дол­ж­ны од­ну из них рас­ще­пить, а дру­гую — пос­тро­ить по об­раз­цу про­ти­во­по­лож­ной. Ес­ли до­ба­вить в сис­те­му еще од­ну ги­до­вую РНК, ко­то­рая на­во­дит Cas9 на «не­пра­виль­ную» цепь, то Cas9 вно­сит в нее раз­ры­вы, и бел­ки ре­па­ра­ции при­ни­ма­ют ее за оши­боч­ную. В ито­ге по­лу­ча­ют­ся две ко­пии нуж­ной пос­ле­до­ва­тель­нос­ти.

Байки о ДНК

Историю открытия ДНК мы уже опи­сы­ва­ли, как и опи­сы­ва­ли спо­со­бы его сек­ве­ни­ро­ва­ния. С ко­то­ры­ми ре­ко­мен­ду­ем оз­на­ко­мить­ся для то­го, что­бы не пасть жерт­вой муд­ре­цов. Ко­то­рые очень лю­бят впле­тать на­уч­ные фак­ты в свои эзо­те­ри­чес­кие бредни. Ну, нап­ри­мер, про ог­ра­ни­че­ния функций че­ло­ве­чес­ко­го ор­га­низ­ма с помощью уп­ро­ще­ния нашего ДНК. А такие бред­ни есть! Дес­кать наш пер­вич­ный ДНК был намного больше, а потом какие-нибудь прЫ­шель­цы урезали его до ны­неш­не­го сос­то­я­ния, дабы ог­ра­ни­чить нас в раз­ви­тии. Причём сюда ещё любят при­пле­тать ду­хов­ность. Мол прежде, чем нам дадут раз­ви­вать­ся фи­зи­чес­ки, мы должны раз­вить­ся ду­хов­но. А пока вот поль­зу­ем­ся ог­ра­ни­чен­ным ге­но­мом.

РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМА

Ирония вся в том, что сложность организма не кор­ре­ли­ру­ет с раз­ме­ром ДНК. И вот длина генома па­по­рот­ни­ка раз так в 50 больше, чем у че­ло­ве­ка [4]. Причём в рам­ках этого же бреда любят по­го­во­рить про ог­ра­ни­че­ния спирали ДНК двумя цепями. Дескать у более раз­ви­тых ор­га­низ­мов их больше. Но дело в том, что спи­раль двой­ная из-за способа ко­ди­ро­ва­ния дан­ных. И ничего прог­рес­сив­но­го в боль­шем ко­ли­чест­ве нук­ле­о­ти­дов нет. Весь смысл в том, что ко­ди­ру­ют, а не в том, как это де­ла­ет­ся. Хотя способ ко­ди­ро­ва­ния приз­на­ков в геноме чрез­вы­чай­но эле­ган­тен. Но, в любом случае, как бы вы ни ре­а­ли­зо­вы­ва­ли ко­ди­ров­ку, слож­ность ко­ди­ру­е­мой ин­фор­ма­ции это не из­ме­нит. Поэтому, если столк­нё­тесь с таким бре­дом, то знай­те, что его ге­не­ри­ро­вал лентяй, по­ле­нив­шей­ся даже по­верх­ност­но оз­на­ко­мить­ся с ма­те­ри­а­лом, ис­поль­зу­е­мом в сво­ём бре­де.

Источники

[1] nature.com/articles/nmeth.4664

[2] nature.com/articles/s41586-019-1711-4

[3] mdpi.com/2073-4425/9/2/88/htm

[4] biomolecula.ru/articles/u-kogo-samyi-bolshoi-genom-i-pochemu-eto-interesno

[свернуть]

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

avatar
  Подпишись!  
Уведомлять
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить