Токсин, выделяемый бактериями для уничтожения других микробов, был адаптирован для «исправления» мутаций в ДНК митохондрий.
Митохондрии — это производящие энергию органеллы, которые наследуются от матери через цитоплазму яйцеклетки и имеют свою собственную ДНК. Генетический материал митохондрий отличается от генетической информации, полученной от обоих родителей, которая хранится в ядре клетки.
Мутации в митохондриальной ДНК вызывают более 150 различных синдромов (cиндром Лея, атрофия зрительного нерва Лебера, cиндром MELAS и т.д.) и поражают от 1000 до 4000 детей, рожденных в США каждый год. От этих болезней не существует лекарств, и в настоящее время единственным способом предотвратить наследование нефункциональных митохондрий будущим ребенком является метод «трех родителей». Это метод экстракорпорального оплодотворения, когда ядерная генетическая информация берется от биологических отца и матери, а поврежденные митохондрии в яйцеклетке заменяются донорскими.
Ученые из Вашингтонского университета, обнаружили токсин цитидин-дезаминазу (DddA), вырабатываемый бактерией Burkholderia cenocepacia, который катализирует превращение нуклеотидного основания цитозина (C) в другое основание — урацил (U). Замечательная особенность DddA заключается в том, что он нацелен на двухцепочечную ДНК, тогда как все ранее идентифицированные цитидин-деаминазы модифицировали только одноцепочечную ДНК. При помощи этого фермента ученые смогли осуществить направленные изменения в геноме митохондрий, чего ранее не могла достичь методика CRISPR-Cas9.
Изменив DddA определенным образом, исследователи добились того, что фермент эффективно проникал в митохондрии клеток человека и направленно модифицировал определенные митохондриальные гены. Редактирование происходило примерно в 5–50% случаев. Исследовав терапевтический потенциал «улучшенного» DddA авторы сообщили, что редактирование цитозина может исправить до 49% известных «вредных» мутаций митохондриальной ДНК.
В дальнейшем работа будет направлена на повышение эффективности открытого фермента, а также на разработку новых типов митохондриальных редакторов, которые могут вызывать другие изменения в основе ДНК органеллы.