Новый подход значительно улучшает контроль экспрессии генов
Биоинженеры Университета Дьюка разработали систему для управления производством белков генами с помощью синего света. Этот прорыв может оказаться бесценным как в клинической практике, так и в фундаментальных научных лабораториях.
Метод, названный LITEZ (Light Induced Transcription using Engineered Zinc finger proteins), позволяет сделать экспрессию генов — процесс, при котором гены дают инструкции по производству ключевых для всех живых клеток белков — обратимой, повторяемой, регулируемой и специфичной для разных участков гена.
Как работает система LITEZ:
- Светочувствительные белки взяты из растения Arabidopsis thaliana и отвечают за восприятие длины светового дня.
- Цинк-пальчиковые белки (zinc finger proteins) могут быть запрограммированы на прикрепление к определённым участкам целевого гена.
- Гибридные белки вводятся в культуру человеческих клеток в чашке Петри, которая помещается на дисплей из синих светодиодов.
- При включении света часть белка, активирующая гены, направляется к заданному гену, заставляя его «включиться».
Ключевые преимущества:
- Пространственный контроль: Используя маску (трафарет) над клетками, можно контролировать, в каких именно клетках включится ген. В эксперименте учёные создали синюю букву «D» (эмблему университета).
- Гибкое управление: Экспрессию можно регулировать, включая или выключая свет, меняя его интенсивность или локализацию.
- 3D-контроль: Система позволяет контролировать, где именно в трёх измерениях экспрессируются гены, что критически важно для биоинженерии живых тканей.
По словам ведущего автора Лорен Полстайн, этот световой подход позволяет регулировать экспрессию генов для биотехнологических и медицинских приложений, а также для лучшего понимания функций генов, взаимодействий клеток и развития тканей в определённые формы.
Исследователи видят потенциал LITEZ в генотерапии, метаболической инженерии, синтетической биологии и производстве биопрепаратов. Сейчас команда работает над усовершенствованием метода для создания сложных тканей путём контроля дифференцировки клеток и морфологии (формы) тканей.
Результаты опубликованы в Journal of the American Chemical Society. Исследование поддержано грантами Национального научного фонда (NSF) и Национальных институтов здоровья (NIH).