Ученые приблизились к созданию живых «фабрик»-мутантов

Ученые Датского технического университета определили неизученный механизм эпигенетической регуляции, при которой происходит присоединение метильных групп к цепи ДНК. Это позволит создать живые «фабрики» различных химических веществ.

Исследователи выяснили, какие специфические ферменты, называемые метилтрансферазами, отвечают за определенную картину метилирования у микроорганизмов. В будущем это позволит создавать организмы с определенными метиломами — совокупностями метильных групп, связанных с ДНК. Зная, какой фермент приводит к выключению или включению специфического гена, можно внедрить в клетку в микроорганизм новые гены и обеспечить их работу.

Внедренные с помощью методов генной инженерии фрагменты ДНК могут распознаваться организмом как чужеродные из-за того, что они не метилированы правильным образом. Это является проблемой при создании клеточных «фабрик» — организмов, производящих лекарственные вещества, биохимические соединения и пищевые ингредиенты.

Исследователи сконструировали различные плазмиды — кольцевые молекулы ДНК, в которых хранится генетическая информация у бактерий. Плазмиды содержали гены метилтрансферазы и определенные ДНК-фрагменты (мотивы), служащие мишенью для метилирующих ферментов. После того как мотивы были метилированы, ученые провели секвенирование (расшифровку нуклеотидных последовательностей) мотивов, выясняя, какие именно ДНК-фрагменты подверглись воздействию ферментов.

Таким образом были определены паттерны метилирования у двух микроорганизмов: термостойкой бактерии Moorella thermoacetica и бактерии Acetobacterium woodii. В общей сложности бактерии имеют 23 гена метилтрансфераз и лишь 12 различных ДНК-мотивов. Метилирование 11 мотивов удалось связать с работой конкретного фермента.