Ученые продемонстрировали эффективный метод синтеза митохондриальной ДНК (мтДНК) млекопитающего (мыши) из коротких фрагментов, позволяющий многократно ускорить получение новых противовирусных вакцин и разработать методы лечения наследственных болезней.
Группа исследователей под руководством Дэниэла Гибсона (Daniel Gibson) из Института Крейга Вентера в Калифорнии, США, сумела синтезировать мтДНК длинной более 16 тысяч нуклеотидов ("букв") из отрезков длиной всего по 60. Использование таких коротких фрагментов, по словам ученых, гарантирует безошибочность синтеза. Этот же коллектив ученых ранее в этом году уже сообщал о синтезе намного более сложной и длинной молекулы ДНК бактерии, однако тогда биологам пришлось использовать 1,1 тысячи заранее приготовленных отрезков ДНК, каждый из которых имел длину до тысячи "букв" и был выделен коммерческой фирмой, занимающейся расшифровкой геномов.
Использование для синтеза таких длинных фрагментов ДНК, произведенных сторонними организациями, рискованно, так как до сих пор никто не умел их синтезировать с надлежащей точностью. Появление ошибок при их "склейке", удалить которые полностью практически невозможно, может сказаться на всей дальнейшей работе.
Теперь ученые получили надежную технологию синтеза длинных цепочек ДНК из коротких фрагментов, контролировать которые существенно проще. Ее использование позволит существенно упростить задачу по синтезу искусственных ДНК последовательностей, используемых в ДНК-биотехнологии для получения лекарств или вакцин. Кроме того, она может быть использована для "перепрограммирования" живых организмов с целью производства, например, биотоплива.
В своей работе биологи выдерживают подобные короткие отрезки одноцепочечных последовательностей ДНК в специальных условиях, в которых те сочленяются в отрезки двойных спиралей. После этого фрагменты переносятся в бактерии Escherichia coli, где они многократно клонируются. Затем последовательности "сшиваются" в ходе трех дополнительных этапов с образованием единой молекулы ДНК.
Исследователи описали в статье процесс получения мтДНК мыши - короткого отрезка ДНК длиной всего в 16,3 тысячи "букв", который в отличие от ядерной ДНК, несущей на себе полный геном животного, находится в митохондриях всех клеток, где обеспечивает крайне специализированные процессы по выработке энергии для всех внутриклеточных химических реакций. "Таким образом, например, можно быстро и безошибочно синтезировать ДНК нового мутировавшего вируса для того, чтобы изготовить вакцину", - сказал Гибсон в интервью.
Что же касается вновь синтезированной митохондриальной ДНК, то ученым предстоит показать, что она может быть работоспособна, будучи помещенной в митохондрию живой клетки. Если этот эксперимент удастся, ученые получат возможность возвращать здоровье людям, страдающим тяжелыми расстройствами, связанными со сбоями в работе митохондрий. Подобные заболевания, как правило, возникают из-за нарушений и ошибок в структуре мтДНК.
Использование для синтеза таких длинных фрагментов ДНК, произведенных сторонними организациями, рискованно, так как до сих пор никто не умел их синтезировать с надлежащей точностью. Появление ошибок при их "склейке", удалить которые полностью практически невозможно, может сказаться на всей дальнейшей работе.
Теперь ученые получили надежную технологию синтеза длинных цепочек ДНК из коротких фрагментов, контролировать которые существенно проще. Ее использование позволит существенно упростить задачу по синтезу искусственных ДНК последовательностей, используемых в ДНК-биотехнологии для получения лекарств или вакцин. Кроме того, она может быть использована для "перепрограммирования" живых организмов с целью производства, например, биотоплива.
В своей работе биологи выдерживают подобные короткие отрезки одноцепочечных последовательностей ДНК в специальных условиях, в которых те сочленяются в отрезки двойных спиралей. После этого фрагменты переносятся в бактерии Escherichia coli, где они многократно клонируются. Затем последовательности "сшиваются" в ходе трех дополнительных этапов с образованием единой молекулы ДНК.
Исследователи описали в статье процесс получения мтДНК мыши - короткого отрезка ДНК длиной всего в 16,3 тысячи "букв", который в отличие от ядерной ДНК, несущей на себе полный геном животного, находится в митохондриях всех клеток, где обеспечивает крайне специализированные процессы по выработке энергии для всех внутриклеточных химических реакций. "Таким образом, например, можно быстро и безошибочно синтезировать ДНК нового мутировавшего вируса для того, чтобы изготовить вакцину", - сказал Гибсон в интервью.
Что же касается вновь синтезированной митохондриальной ДНК, то ученым предстоит показать, что она может быть работоспособна, будучи помещенной в митохондрию живой клетки. Если этот эксперимент удастся, ученые получат возможность возвращать здоровье людям, страдающим тяжелыми расстройствами, связанными со сбоями в работе митохондрий. Подобные заболевания, как правило, возникают из-за нарушений и ошибок в структуре мтДНК.
Обсуждения Синтез митохондриальной ДНК