Геном нематоды, имеющий немало сходств с человеческим, теперь поможет ученым детально изучить их ДНК. Генетики придумали способ, как вырезать из генома червя нужные гены.
Сотрудники Университета Юты (University of Utah) разработали технологию, которая позволяет с большой точностью и достоверностью изучать геном нематоды Caenorhabdits elegans. На основе этих знаний можно составить соответствующее представление о работе и функциях человеческих генов. Результаты исследования опубликованы 25 апреля в электронной версии Nature Methods.
Генетические братья
Caenorhabdits elegans -- круглый червь. Но несмотря на значимые фенотипические различия между Homo sapiens и C. elegans, генетический материал обоих видов отличается не столь сильно. Интересно также, что клеточные процессы у нематоды и человека имеют немало сходств. Именно поэтому составление генетической карты нематод имеет большое значение для медицины.
Чтобы разобраться, какую функцию выполняет тот или иной ген, его необходимо отключить. По нарушениям и изменениям функций в организме можно предположить, за что отвечает ген и как он влияет на работу всего организма. Раньше ученые отключали гены, вызывая случайные мутации химиотерапией. Правда, при таком методе невозможно предсказать, в каком месте возникнет мутация и какую часть ДНК затронет. Более того, случайный мутагенез способен инактивировать менее 25% генома. То есть даже многократные эксперименты не позволяют изучить оставшиеся 75%.
«Ранее Марио Капечи (Mario Capecchi), также сотрудник Университета Юты, разработал методику, которая позволила поочередно блокировать гены у мышей. За это исследование он получил в 2007 году Нобелевскую премию, -- напомнил один из авторов работы Кристиан Фрокьер-Йенсен (Christian Frǿkjær-Jensen). -- Однако работать с мышами намного сложнее, потому что у них большие и тяжелые гены. Зачастую просто не получалось инактивировать ген полностью. В этом смысле нематода -- идеальное лабораторное животное, на котором можно проводить эксперименты с высокой точностью».
Мобильный генетический нож
Новая технология позволяет с большой точностью вырезать необходимые гены. Функцию биологических ножниц выполняет мобильный генетический элемент -- Mos1. Эта часть хромосомы способна самостоятельно отделяться и перемещаться в любом направлении внутри генома. Путешествуя от хромосомы к хромосоме, ген Mos1 то встраивается в структуру ДНК, то, наоборот, покидает ее. А энзим Mos1-транспосаза в нужный момент и в нужном месте разрезает молекулу ДНК.
Для эксперимента ученые позаимствовали биологический нож из генома плодовой мушки. Чтобы Mos1 не терялся из виду, к нему присоединили биомаркер. Далее с помощью кольцевой молекулы ДНК исследователи ввели маркированный Mos1 в половые железы червя. После того как мобильный элемент отделился от плазмиды и встроился в ДНК нематоды, ученым осталось лишь вырезать ранее намеченный ген. Следующее поколение нематод осталось без данного гена, что явно сказалось на их жизнеспособности и физиологическом состоянии.
Ученые рассчитали, что с помощью биологического ножа можно поочередно инактивировать более 99% генома нематоды. Правда, использовать предложенный метод для проведения генетических экспериментов на млекопитающих, скорее всего, не получится.
