La maggior parte delle cellule del corpo umano ha due librerie genetiche; uno nel nucleo e l'altro all'interno di strutture chiamate mitocondri.
Gli sforzi di collaborazione di diversi gruppi di ricerca hanno portato a un processo che un giorno consentirà agli scienziati di modificare le istruzioni che compongono l '"altro" genoma di una cellula e di trattare potenzialmente una serie di malattie.
La base molecolare di questo rivoluzionario strumento di editing genetico è la tossina DddA secreta dal batterio Burkholderia cenocepacia per uccidere altri microbi quando la competizione per le risorse diventa grave.
I ricercatori dell'Università di Washington sono stati interessati alla tossina per un po ', scoprendo che converte una base di acido nucleico chiamata citosina in un'altra base comunemente presente nell'RNA chiamata uracile.
Questa non è la prima volta che i ricercatori si sono rivolti ad armi batteriche per trovare indizi su come sintonizzare il DNA in questo modo. In effetti, un'intera famiglia di cosiddetti enzimi deaminasi è già stata utilizzata nell'ingegneria genetica.
Un team di ricerca del MIT ha combinato la deaminasi con lo scambio di codice con la tecnologia CRISPR, che prevede l'utilizzo di un modello di RNA per identificare la sequenza e quindi l'utilizzo di enzimi per apportare modifiche.
Questo non è un grosso problema se si desidera apportare modifiche per duplicare i filamenti di DNA all'interno di qualcosa di accogliente come il nucleo di una cellula. Ma cambiare i modelli di RNA attraverso la membrana mitocondriale selettiva non è facile.
Ciò è dovuto al fatto che più di un miliardo di anni fa, i mitocondri erano organismi stessi e nel tempo si sono evoluti, condividendo la responsabilità di abbattere il glucosio con le cellule.
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Fortunatamente, la tossina DddA aveva la capacità unica di alterare entrambi i filamenti di DNA, aprendo la strada a CRISPR - e al suo ingombrante modello di RNA - a favore di metodi alternativi di targeting della sequenza che si desidera modificare.
Questa classe di enzimi può essere adattata per la ricerca di codici di acidi nucleici specifici e la loro separazione. Proprio quello che serve per l'introduzione di una tossina che sostituisce la citosina.
Insieme a DddA, un enzima appositamente progettato può trovare la sequenza bersaglio all'interno dei mitocondri e convertire la citosina che trova in uracile, che viene successivamente trasformato in una spina dorsale specifica del DNA simile chiamata timina.
Proprio come le mutazioni nel DNA nucleare possono causare un'ampia varietà di condizioni di salute, anche le mutazioni nei geni mitocondriali possono essere problematiche, influenzando qualsiasi cosa, dallo sviluppo del cervello alla crescita muscolare, i livelli di energia, il metabolismo e l'immunità.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.
