Изобретен быстрый метод направленной эволюции молекул
Исследователи из Университета Северной Каролины разработали мощную новую технику «направленной эволюции» для быстрого создания научных инструментов и новых лекарств для многих болезней.
Работоспособность методики продемонстрировали, заставив несколько белков за несколько дней начать точно выполнять новые задания, сообщает eurekalert.org. Результаты исследования представлены в журнале Cell. Существующие методы бактериальной эволюции обычно занимают больше времени и рассчитаны на бактериальные клетки, что ограничивает их полезность.
«Мы создали самую быструю на сегодняшний день систему направленной эволюции в клетках млекопитающих», — сказал доктор Джастин Инглиш, ведущий автор работы.
«Научное сообщество долго нуждалось в таком инструменте, — отметил старший автор работы, профессор Брайан Рот. – Мы уверены, что наша техника ускорит исследования, ведя к более эффективным методам лечения широкого спектра болезней».
Концепция направленной эволюции не нова. Ее используют в селекции или биологических исследованиях. Последние, например, вызывают случайные мутации генов, пока не добьются желаемых свойств. В методике Рота и Инглиша для этих целей используется вирус Синдбис. Он переносит ген, нуждающийся в модификации. Вирус может инфицировать клетки в чашке для культивирования, вызывая быстрые мутации. Ученые создали условия, способствующие выживанию только изменившихся генов, кодирующих белки, отвечающие за нужные функции. Работая с клетками млекопитающих, система позволяет выводить новые человеческие, мышиные или другие животные протеины, которые невозможно получить существующими бактериальными методами.
Ученые назвали систему VEGAS (ВЭГАП), от «Вирусная Эволюция Генетически Активированных Последовательностей». При первой демонстрации они модифицировали тетрациклиновый трансактиватор (ТТА), белок, переключающий и активирующий гены. Он часто используется в биологических опытах. Обычно ТТА перестает работать столкнувшись с тетрациклином или доксициклином. Новая версия с 22 мутациями сохраняет его активность при большой концентрации второго антибиотика. Процесс модификации занял 7 дней.
«Для оценки эффективности учтите, что первая направленная эволюция ТТА потребовала 4 месяца. Было получено всего 2 мутации и частичная устойчивость к доксициклину», — сказал Инглиш.
Ученые использовали VEGAS для модификации рецепторов, связанных с G-белком (GPCR). На такие структуры нацелены многие лекарства. Сейчас авторы используют технику для создания мощных инструментов редактирования генов.
