znanost 20.11.2018 12:06

Raziskovalci Kemijskega inštituta razvili nov način uravnavanja delovanja genov

Ljubljana, 20. novembra - Raziskovalci Kemijskega inštituta so odkrili nov način uravnavanja delovanja genov z izpodrivanjem. V članku v reviji Nature Chemical Biology so poročali, da lahko protein TALE z DNK izpodrine drug protein TALE na zelo nenavaden način, ter pokazali, da je ta lastnost proteinov TALE lahko zelo koristna za uravnavanje izražanja genov.

Ljubljana.
Raziskovalci Kemijskega inštituta razvili nov način uravnavanja delovanja genov.
Foto: KI

Tehnologijo TALE je po navedbah Kemijskega inštituta v zadnjem času nekoliko zasenčila tehnologija CRISPR, ki omogoča enake aplikacije kot proteini TALE, vendar je lažja za uporabo. Slovenski raziskovalci so odkrili, da so proteini TALE sposobni nekaterih dodatnih trikov, kar bi jim lahko pomagalo pri povratku v središče pozornosti.

Raziskovalci Kemijskega inštituta so namreč odkrili, da lahko protein TALE, ki je vezan na levi strani, izpodrine protein TALE, ki je vezan na desni, ne pa tudi obratno. To nenavadno lastnost so uporabili za izboljšanje natančnosti uravnavanja izražanja genov, za pripravo logičnih vezij v človeških celicah in preprečevanje cepitve s tehnologijo CRISPR na neželenih mestih DNK, kar je uporabno tako za celično terapijo kot za biotehnologijo.

Po pojasnilih raziskovalcev je omenjena raziskava verjetno prvi primer, ko je bilo molekulsko izpodrivanje zasnovano in uporabljeno za povsem nov namen. Raziskovalci menijo, da je to odkritje pomembno tako za razumevanje mehanizma dinamike preureditve molekulskih kompleksov v naravi kot tudi za povečanje natančnosti, varnosti in učinkovitosti celične terapije ali za biotehnološko uporabo.

Uravnavanje izražanja genov

Poleg pojasnitve mehanizma polariziranega izpodrivanja so raziskovalci pokazali tudi, da je ta lastnost proteinov TALE lahko zelo koristna za uravnavanje izražanja genov.

Ugotovili so, da dodatek tretjega proteina TALE na levi povzroči izpodrivanje desnega soseda, kar omogoči ponovno vezavo proteina TALE na skrajni desni. "Podobno kot pri podiranju domin, le da pade samo vsak drugi domino. Pokazali smo, da to deluje celo s petimi sosednjimi TALE, kar je bilo nepričakovano in zelo zanimivo," je povedala prva avtorica raziskave in podoktorska raziskovalka v skupini Romana Jerale Tina Lebar.

"Ugotovili smo, da ta mehanizem lahko uporabijo za kodiranje logičnih funkcij, kot so na primer OR, AND ali NAND, s temi pa lahko uravnavamo odziv človeških celic na zunanje signale in obdelavo informacij v celicah," je še dodala.

Prednost uravnavanja genov na osnovi usmerjenega izpodrivanja je v tem, da je ta vrsta uravnavanja genov zelo natančna. Poleg tega lahko v nasprotju z nekaterimi drugimi doslej uporabljanimi metodami z mehanizmom usmerjenega izpodrivanja utišajo samo izbrani gen, medtem ko sosednji geni ostanejo aktivni, so zapisali na inštitutu.

Bolj varna in zanesljiva genska terapija

Raziskovalci so polarizirano izpodrivanje uporabili tudi za izpodrivanje drugih proteinov z DNK, med drugim za preprečevanje nastanka kompleksa CRISPR. Tehnologija CRISPR je močno orodje v molekularni biologiji, ki jo znanstveniki uporabljajo pretežno za cepitev tarčne DNK in izbitje genov v celicah. Pomemben problem te tehnologije je cepitev DNK na neželenih mestih.

Mehanizem izpodrivanja s proteini TALE lahko uporabijo tudi za zaščito genoma pred neželeno cepitvijo s tehnologijo CRISPR, kar bi močno prispevalo k bolj varni in zanesljivi genski terapiji, so zapisali na Kemijskem inštitutu.

Soavtorji članka so poleg Lebarjeve še Anže Verbič, Ajasja Ljubetič ter Roman Jerala, ki je vodil raziskavo. Na tej povezavi je dostopna tudi video animacija s poljudno predstavitvijo dosežka, ki jo je pripravila Lebarjeva.