Ученые сделали «черные ящики» из ДНК
Статья исследователей из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета (США) опубликована в журнале Science.
Для создания генно-инженерных клеточных «самописцев» Дэвид Лю (David Liu) и Вэйсинь Тан (Weixin Tang) применили самый современный метод редактирования генома CRISPR–Cas9. Последовательность ДНК искусственно меняют с помощью направленного действия фермента Cas9. Лю и Тан также использовали плазмиды — небольшие автономные молекулы ДНК, встречающиеся в клетках бактерий. В одной бактериальной клетке могут присутствовать сотни копий плазмид.
Ученые изменили три «буквы» в одной плазмиде, а также создали генно-инженерным путем бактерию, которая способны выделять фермент Cas9 исключительно в присутствии определенного антибиотика. Под действием Cas9 измененные плазмиды в бактериальных клетках разрушались, а их место занимали новые, нормальные. Лю и Тан поместили измененные и нормальные плазмиды в бактериальные клетки, а затем измерили их соотношение. В клетках, подвергавшихся воздействию антибиотика, пропорция измененных плазмидов падала, так как они разрушались под действием Cas9.
В результате, на основании соотношения между измененными и нормальными плазмидами, ученые получили возможность считывать информацию о событиях, происходящих внутри бактериальных клеток. Магнитуда изменений зависела от количества антибиотика и длительности его воздействия на клетки. Затем Лю и Тан усовершенствовали этот метод, и смогли отслеживать изменения в бактериальных клетках, происходящие под воздействием вирусов, света, других антибиотиков и различных химических веществ. Метод был также модифицирован для того, чтобы работать в клетках млекопитающих, записывая изменения, происходящие непосредственно в геноме, а не в плазмидах.
«Мы вдохновлялись, работая над нашими клеточными самописцами, теми бортовыми регистраторами, которые присутствуют в самолетах, — пояснил в интервью журналу Nature Лю. —Как бортовые регистраторы фиксируют все события, происходящие с самолетом во время полета, так и клеточные самописцы могут использоваться для мониторинга всего, что происходит в клетке под воздействием факторов окружающей среды, или для отслеживания изменений в системе клеточных сигналов».
