Die Mayo Clinic (Rochester, USA) hat eine Methode entwickelt, mit der auf Wunsch des Forschers jedes Gen in einem lebenden Organismus ein- und ausgeschaltet werden kann.
Die vorhandenen Methoden zur Genomkontrolle basieren auf demselben Schema, das ihre Anwendung stark einschränkt: Wir sprechen über die Unterdrückung der Genaktivität.
Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, die DNA mit diesem Gen mit einem Enzym zu schneiden, so dass das Gen auch nach der Reparatur nicht funktionieren kann. Hierzu werden Nukleasen mit sogenannten Zinkfingern verwendet - Strukturelemente, die für die eine oder andere Nukleotidsequenz spezifisch sind.
Der Satz solcher "Zinkfinger" ist jedoch begrenzt, dh nicht jedes Fragment in der DNA kann mit ihrer Hilfe nachgewiesen werden. Morpholin-Oligonukleotide sind eine Alternative. Dies sind kurze synthetische Nukleotidketten mit absolut jeder gewünschten Spezifität. Durch die Bindung an zelluläre DNA blockieren sie die Aktivität eines bestimmten Gens. Der Nachteil dieses Ansatzes ist die vorübergehende Wirkung: Früher oder später wird die Blockade des Gens von selbst aufgehoben.
In einem in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Artikel beschreiben die Autoren eine dritte Methode, die auf der Verwendung von TALEN-Nukleaseenzymen (Transcription Activator-Like Effector Nuclease) basiert. Dies sind Hybridproteine, von denen einige aus Bakterien stammen. Das Bakterienfragment bindet an kleine DNA-Fragmente; Aufgrund seiner außergewöhnlichen Variabilität kann es angepasst werden, um nahezu jede DNA-Sequenz zu erkennen. Ein weiteres Stück des TALEN-Moleküls ist die Nuklease selbst, die DNA-Schnitte macht.
Bisher wurde TALEN in Zellkulturen eingesetzt. Jetzt konnten Forscher diese Methode an ganze Organismen anpassen. In das Genom des gestreiften Zebrafisches (Danio rerio) wurde ein genetischer Regulator eingefügt, mit dem ein bestimmtes Gen ein- oder ausgeschaltet werden konnte. Das heißt, unter Verwendung der spezifischen Nuklease TALEN wurde ein Einschnitt in der Nähe des für Wissenschaftler interessanten Gens vorgenommen. Dann wurde diese regulatorische Nukleotidsequenz unter Verwendung anderer Enzyme in den Einschnitt eingefügt.
Danach musste nur noch der Hebel gedrückt werden, dh Substanzen hinzugefügt wurden, die den Regler ein- oder ausschalteten. Es sollte betont werden, dass erstens die Verwendung von TALEN die Einführung einer regulatorischen Sequenz "seitwärts" in jedes Gen ermöglicht, und zweitens kann diese Manipulation, wie die Autoren zeigten, mit dem gesamten Organismus und nicht nur mit der Zellkultur durchgeführt werden.
Es ist schwierig, die Aussichten einer neuen Methode (oder einer neuen Modifikation einer alten, wenn Sie so wollen) zu überschätzen. Zum Beispiel ist es wichtig zu wissen, was ein bestimmtes Gen während des gesamten Lebens tut, ob sich seine Funktion ändert, ob es weiter funktioniert usw. Bis jetzt war es unglaublich schwierig herauszufinden: Wissenschaftler konnten ein Gen für ein anderes ausschalten Stadium des Embryos, aber es war nicht möglich, ihn in einem erwachsenen Organismus wieder einzuschalten. Wenn sich die Mutation als kritisch herausstellte, starb der Embryo, woraufhin der Schluss gezogen wurde, dass das Gen im embryonalen Stadium äußerst wichtig war, aber niemand wusste, was als nächstes damit geschah.
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Und jetzt besteht die Möglichkeit, die altersbedingten Merkmale von Genen gründlich zu lernen. Und dies ist nicht zu erwähnen, dass es mit der beschriebenen Methode theoretisch möglich ist, Gene "einzuschalten" oder "auszuschalten", deren falsche Aktivität die Grundlage für schwere Erbkrankheiten (und nicht nur Erbkrankheiten) ist.
