Биологи научились включать произвольные гены при помощи РНК

Молекулярные биологи совершили прорывное открытие в генной инженерии — им удалось заставить молекулы РНК не только отключать, но и включать гены, что заметно упростит все генетические эксперименты.

«РНК можно назвать своеобразным молекулярным „пазлом", сводящим с ума кубиком Рубика, который нужно разобрать для того, чтобы научиться делать самые разные вещи в клетках. Мы выяснили, как можно создать молекулу РНК, которая открывает нам часть этой головоломки. Система STAR стала ключом к этому замку», — рассказывает Джулиус Лакс (Julius Lucks) из Корнеллского университета в Итаке (США).

Система STAR, о которой говорит Лакс, представляет собой набор из нескольких коротких молекул РНК, которые умеют распознавать особые «стоп-метки» на поверхности генов в нитях ДНК и заставлять клетку игнорировать их.

Как объясняют ученые, РНК играет роль главного переносчика информации в живых клетках — она «дирижирует» активностью генов и тем, насколько активно они считываются. Этим свойством РНК сегодня активно пытаются воспользоваться молекулярные биологи, используя короткие молекулы РНК для создания живых «биокомпьютеров» на базе микробов и лекарств, подавляющих работу некоторых генов.

У подобных коротких РНК есть одно большое ограничение. Их нельзя использовать для «включения» генов, так как они взаимодействуют не напрямую с ДНК, а с так называемой матричной РНК. Она представляет собой «слепок» гена в понятной для рибосом, клеточных «сборочных фабрик», форме.


Лакс и его коллеги смогли решить эту проблему, обратив внимание на то, как работает и как химически устроена система «блокировки» генов в ДНК живых существ. Используя эти данные, ученые собрали четыре вида молекул РНК, которая модифицирует структуру гена таким образом, что клетка перестает распознавать стоп-метки, расположенные в начале ДНК или матричной РНК.

Подобное действие не является чем-то необратимым, и ген можно активировать или выключать практически неограниченное число раз. Работу этих молекул, которые они называют STAR-РНК, биологи успешно проверили на культуру кишечной палочки, один из генов которой они попытались сначала отключить, а потом включить.

По словам исследователей, STAR можно применять не только для генетических экспериментов, но и в качестве базы для биологических вычислительных систем. Как отмечает Лакс, его команде уже удалось собрать и «вставить» в кишечную палочку простейшие логические цепочки, аналоги выражений И, И + НЕ и других примитивных операций. В будущем, полагает ученые, STAR станет основой для внутриклеточных компьютеров.