Белковый сенсор может обнаруживать вирусную инфекцию или убивать раковые клетки

Биоинженеры MIT разработали модульную систему белков, способную обнаруживать специфическую последовательность ДНК в клетке и запускать заданный ответ, например, гибель клетки.

Систему можно настроить для обнаружения любой последовательности ДНК в клетке млекопитающего и запуска желаемого ответа, включая уничтожение раковых клеток или клеток, инфицированных вирусом.

В основе технологии лежат ДНК-связывающие белки, известные как цинковые пальцы, которые можно сконструировать для распознавания любой последовательности ДНК.

Принцип работы: обнаружение и ответ

Для создания системы исследователям нужно было связать способность цинковых пальцев связывать ДНК с последующим действием — например, включением флуоресцентного белка или запуском другого внутриклеточного процесса.

Это было достигнуто с использованием белка интеина. Интеин вставляется в более крупный белок, разделяя его на две неактивные части (экстеины). Интеин может вырезать себя, позволяя экстеинам воссоединиться и сформировать функциональный белок.

Исследователи разделили интеин на две части и присоединили каждую часть к половине экстеина и к белку цинкового пальца. Цинковые пальцы сконструированы для распознавания соседних последовательностей ДНК в целевом гене. Если обе последовательности найдены, интеины выстраиваются, вырезаются, и экстеины воссоединяются в активный белок.

В данной работе активный экстеин был транскрипционным фактором, включающим любой нужный исследователям ген. В эксперименте производство зеленого флуоресцентного белка (GFP) было связано с обнаружением последовательности ДНК аденовируса, заставляя инфицированные клетки светиться зеленым.

Возможные применения

• Борьба с инфекциями и раком: Систему можно запрограммировать на выработку белков, которые либо убьют клетку, либо помечат её для иммунной системы. В работе клетки убивали, активируя выработку фермента NTR, который превращает безвредный предшественник препарата CB 1954 в токсичное вещество.
• Инструмент для исследований: Систему можно использовать для:
  • Поиска латентных провирусов ВИЧ.
  • Очистки популяций генетически модифицированных клеток (уничтожая те, в которые новый ген не доставлен).
  • Изучения хромосомных перестроек в раковых клетках или трехмерной структуры хромосом.

Хотя терапевтическое применение системы может занять годы, в качестве исследовательского инструмента она может быть использована в ближайшем будущем.