Генетически модифицированные комары не видят цель

Ученые из США использовали CRISPR-систему для создания трансгенных комаров, которые не видят жертву. Авторы надеются, что эта тактика будет эффективной для борьбы с инфекционными заболеваниями, переносимыми комарами. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology. 

Комары Aedes aegypti охотятся в сумерках. Сначала они замечают облачко углекислого газа, например, при выдохе жертвы, а потом просто летят к самой темной цели. С помощью системы CRISPR-Cas9 ученые мутировали два гена, кодирующие родопсин — op1 и op2. Комары при этом не становились слепыми, но, привлеченные углекислым газом, просто беспорядочно летали, не замечая темную цель.

Опыты проводили в камере с темным пятном в качестве цели. Пока неизвестно, смогут ли трансгенные комары засечь реального человека. Есть данные, что Aedes aegypti использует при охоте и другие сигналы человеческого тела, такие как тепло, влажность и запах кожи. Но авторы считают исследование важной вехой на пути к экологичному контролю комариной популяции.

Добавить в избранное

Вам будет интересно

28.12.2023
478
0

Синтез хромосом de novo — длительный и затратный процесс, что ограничивает его применение в научных исследованиях и биотехнологии. Коллектив из Южно-Калифорнийского университета предложил альтернативу — создание синтетических хромосом дрожжей из природных фрагментов. Метод получил название  CReATiNG (от Cloning, Reprogramming, and Assembling Tiled Natural Genomic DNA).

Первый этап CReATiNG — клонирование сегментов природных хромосом. На этом шаге к концам сегментов добавляют уникальные адаптерные последовательности, определяющие, как молекулы будут рекомбинировать друг с другом в ходе дальнейшей сборки. Второй этап — совместная трансформация клонированных сегментов в клетки и их сборка путем гомологичной рекомбинации in vivo. Такой подход значительно дешевле и быстрее, чем сборка из синтезированных de novo фрагментов. Например, некоторые синтетические хромосомы, созданные авторами статьи, прошли путь от разработки in silico до тестирования in vivo в течение месяца, а их производство обошлось менее чем в пятьсот долларов.

Ученые показали, что CReATiNG можно использовать для создания синтетических хромосом со сложным дизайном, включающим более десяти сегментов. Кроме того, подход можно комбинировать с синтезом хромосом de novo. Например, хромосомы со свойственной дрожжам архитектурой, но с последовательностями из других видов, могут быть синтезированы de novo, а затем рекомбинированы с хромосомами дрожжей — это упростило бы изучение генетических основ репродуктивной изоляции и различий в признаках между филогенетически далекими организмами. Также с помощью CReATiNG можно собирать единые модули из генов, относящихся к одним и тем же сигнальным путям и клеточным процессам, что важно для их исследования.

04.10.2023
710
0

Экспрессия генов с плазмидной ДНК после трансфекции, как правило, носит временный характер. Механизм, который ее прекращает, пока не был точно установлен, однако недавно ученые описали новый компартмент в клетках млекопитающих, который содержит внехромосомную ДНК. Они показали, что ДНК, попадающая в клетки, быстро окружается двойной мембраной в цитоплазме — полученный контейнер хранится в клетке несколько циклов деления.

Эксклюсома — так авторы назвали новый компартмент — содержит в оболочке белки эндоплазматического ретикулума (ЭПР), а также белки внутренней ядерной мембраны Lap2β и эмерин. Исследователи предположили, что упаковка внехромосомной ДНК в эксклюсомы происходит при участии ЭПР (об этом говорит наличие белков ЭПР в ее мембране и контакты эксклюсом с ЭПР), однако сама оболочка сильно напоминает ядерную. Отличие состоит в отсутствии рецептора ламина B и ядерного порового комплекса. Однако, несмотря на отсутствие ядерных пор, обмен между эксклюсомой и цитоплазмой остается возможен — это обеспечивается фенестрациями мембраны.

Важную роль в формировании эксклюсомы играет белок эмерин. Ученые подтвердили это при помощи оверэкспрессии LEM-домена, который участвует в связывании эмерина с BAF (ДНК-связывающий белок). Такая оверэкспрессия препятствовала связыванию полноразмерного эмерина с его мишенью; оказалось, что это ограничило образование эксклюсом. Каким именно образом клетки различают внехромосомную ДНК и хромосомы, исследователи пока не выяснили. Сама способность клеток к упаковке плазмид в эксклюсомы (последние также могут содержать кольцевую ДНК, происходящую из теломер) говорит о существовании сложных механизмов, защищающих клетки млекопитающих от экзогенной ДНК. Авторы работы рассчитывают, что дальнейшие исследования раскроют детали работы этого механизма, его эволюционный путь и то, как он координируется с теми системами иммунитета, которые возникли благодаря многоклеточности.

02.10.2023
448
0

Некодирующие РНК (нкРНК) привлекают все больше внимания в связи с их ролью в регуляции различных процессов и вовлеченностью в патогенез. Изучение их функций открывает возможности для диагностики и терапии многих заболеваний, однако классический подход к анализу, основанный на ингибировании функции, затруднен из-за сложности доставки антагонистов нкРНК и возможных неспецифических эффектов. Решение этой проблемы предложили российские ученые, отредактировав последовательности генов некодирующих РНК при помощи двух вариантов CRISPR/Cas9.

Авторы работы использовали программируемую нуклеазу дикого типа (SpCas9wt) и мутантный вариант, вносящий одноцепочечные разрывы (так называемую никазу, SpCas9D10A). С их помощью они отредактировали последовательности генов нкРНК, связанных с фиброзом, в мезенхимальных стромальных клетках (МСК) человека. В качестве мишеней ученые выбрали гены, кодирующие микроРНК, — hsa-miR-21-5p и hsa-miR-29c-3p. Они показали, что с помощью SpCas9 можно достаточно успешно (с эффективностью до 50%) отредактировать в иммортализованных МСК гены нкРНК и не затронуть делецией фрагменты между целевыми участками. Также исследователи проверили воздействие никазы SpCas9D10 на клетки-мишени — оказалось, что она позволяет эффективно редактировать целевые гены, приводя преимущественно к микроделециям или копированию фрагментов генов. Важно, что полученные с помощью никазы изменения генома снижают экспрессию целевых нкРНК.

Помимо снижения количества нокаутированных нкРНК в самих стволовых клетках и продуцируемых ими внеклеточных везикулах, проведенное редактирование изменяло физиологию МСК и свойства их секретома. Полученные данные указывают на роль hsa-miR-21-5p и hsa-miR-29c-3p в поддержании мультипотентности МСК — при нокауте этих нкРНК клетки приближались по фенотипу к миофибробластам. Кроме того, выделяемые ими внеклеточные везикулы менее эффективно препятствовали развитию фиброза, чем везикулы от клеток дикого типа. Исследователи сообщают, что полученные результаты хорошо коррелируют с ранее опубликованными данными. Они надеются, что предложенный ими подход может быть использован для нокаутирования генов нкРНК в геномах МСК или аналогичных типов клеток и позволит изучать их функции в биологических процессах.

28.09.2023
392
0

Агрегаты неправильно свернутого α-синуклеина участвуют в патогенезе многих нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона. Ученые из Соединенного Королевства предложили способ ингибировать их сборку, применив для этого фрагмент самого α-синуклеина. Они показали, что пептид, содержащий первые 25 аминокислотных остатков белка (αS1–25), ингибирует индуцированную липидами агрегацию α-синуклеина.

Исследователи подтвердили способность связываться с поверхностью липидных везикул как для полноразмерного белка, так и для его фрагмента. Затем они показали, что αS1–25 дозозависимо ингибирует агрегацию α-синуклеина в присутствии этих везикул. Ученые предполагают, что αS1–25 препятствует формированию на мембране мультимера α-синуклеина, из которого образуются фибриллы.

Уже известно — и исследователи подтвердили это при помощи ЯМР — что неструктурированный участок в составе α-синуклеина приобретает α-спиральную конформацию, связываясь с липидной мембраной (при нейродегенеративных заболеваниях это происходит на мембране нейронов). Аналогичным образом такую структуру при взаимодействии с везикулой формировал αS1–25, который затем взаимодействовал с полноразмерным белком на поверхности везикулы, препятствуя тем самым сборке агрегатов. Авторы исследования рассчитывают, что полученные результаты помогут разработать эффективный способ терапии нейродегенеративных заболеваний.

27.09.2023
362
0

Аденокарцинома пищевода — разновидность рака, характеризующаяся высоким уровнем смертности. Полученные ранее данные секвенирования ДНК указывают на то, что эти опухоли генетически неоднородны, за исключением мутаций в TP53, а также на высокий уровень геномных и эпигеномных перестроек, в частности, в некодирующих и межгенных участках. Изучение профиля РНК аденокарциномы пищевода показало, что важную роль в патогенезе этого вида рака играют длинные межгенные некодирующие РНК (lincRNA).

Исследователи провели полнотранскриптомное секвенирование РНК биоптатов аденокарциномы пищевода, пищевода Барретта (предраковое состояние), здорового плоскоклеточного эпителия пищевода и здоровой кардии желудка. Они обнаружили 13 lincRNA, уровень которых значительно (в два и более раза) менялся в тканях аденокарциномы. Две из них — lincPRKD и lincRTL — наиболее выраженно индуцировались в клетках опухоли (так, в 48% образцов аденокарциномы наблюдалась индукция lincPRKD и/или lincRTL, причем lincPRKD индуцировалась в 33%, а lincRTL — в 29% случаев), и авторы сосредоточили дальнейшее внимание на них. Они установили, что lincRTL локализовалась практически исключительно в ядре, тогда как lincPRKD присутствовала еще и в цитоплазме.

Учитывая, что lincRNA регулируют экспрессию генов в ядре, исследователи также секвенировали РНК в опухолевых клетках, в том числе в тех, где экспрессия lincRNA была искусственно подавлена. В первую очередь авторы работы искали мишени lincRTL, поскольку именно она почти полностью локализована в ядре. Всего анализ выявил 21 потенциальную мишень этой длинной некодирующей РНК. Для проверки этих результатов ученые выбрали ген LAMC2, который ранее уже связывали с развитием аденокарциномы пищевода. Они обнаружили, что его экспрессия снижается при нокдауне lincRTL — это подтвердилось как на транскриптомном, так и на протеомном уровне. Кроме того, экспрессия LAMC2 положительно коррелировала с уровнем lincRTL в различных клеточных линиях аденокарциномы пищевода. Полученные результаты указывают на роль lincRNA в развитии этой разновидности рака. Авторы статьи рассчитывают, что их данные лягут в основу разработки методов ранней диагностики аденокарциномы пищевода и ее лечения.