Forskere transplanterer mosens RNA-redigeringsmaskine ind i menneskelige celler

Hvis alt skal køre glat i levende celler, skal den genetiske information være korrekt. Men desværre ophobes fejl i DNA'et over tid på grund af mutationer. Landplanter har udviklet en ejendommelig korrektionstilstand:De forbedrer ikke direkte fejlene i genomet, men mere detaljeret i hvert enkelt transkript. Forskere ved universitetet i Bonn har transplanteret dette korrektionsmaskineri fra mosset Physcomitrium patens ind i menneskelige celler. Overraskende nok begyndte korrektoren også at arbejde der, men efter sine egne regler. Resultaterne er nu offentliggjort i tidsskriftet Nucleic Acids Research .

I levende celler er der meget trafik, svarende til en stor byggeplads. I landplanter lagres tegninger i form af DNA ikke kun i cellekernen, men også i cellens kraftværker (mitokondrier) og fotosyntesenhederne (kloroplaster). Disse tegninger indeholder byggevejledninger til proteiner, der muliggør metaboliske processer. Men hvordan videregives blueprint-informationen i mitokondrier og kloroplaster? Dette gøres ved at skabe transkriptioner (RNA) af de ønskede dele af planen. Denne information bruges derefter til at producere de nødvendige proteiner.

Fejl akkumuleres over tid

Denne proces forløber dog ikke helt problemfrit. Over tid forårsager mutationer i DNA'et akkumulerende fejl, som skal korrigeres for at opnå perfekt fungerende proteiner. Ellers ville energiforsyningen i anlæg kollapse. Ved første øjekast virker korrektionsstrategien ret bureaukratisk:I stedet for at forbedre slip-ups direkte i planen – DNA’et – bliver de ryddet op i hver af de mange transskriptioner ved såkaldte RNA-redigeringsprocesser.

Sammenlignet med bogtryk ville det være som at rette hver enkelt bog i hånden, frem for at forbedre trykpladerne. "Hvorfor levende celler gør denne indsats, ved vi ikke," siger Dr. Mareike Schallenberg-Rüdinger fra Institute of Cellular and Molecular Botany (IZMB) ved universitetet i Bonn. "Formentlig steg disse mutationer, efterhånden som planter spredte sig fra vand til land under evolutionen."

I 2019 lykkedes det for IZMB-teamet ledet af prof. Dr. Volker Knoop at transplantere RNA-redigeringsprocesser fra mosen Physcomitrium patens til bakterien Escherichia coli. Det blev vist, at mosens reparationsproteiner også kan modificere disse bakteriers RNA.

Nu er forskere fra Institute of Cellular and Molecular Botany sammen med holdet ledet af prof. Dr. Oliver J. Gruss fra Institute of Genetics ved universitetet i Bonn gået et skridt videre:De overførte RNA-redigeringsmaskineriet fra mosset ind i standard humane cellelinjer, herunder nyre- og kræftceller. "Vores resultater viste, at jordplantekorrektionsmekanismen også virker i menneskelige celler," rapporterer førsteforfatter Elena Lesch. "Dette var tidligere ukendt."

Men det er ikke alt:RNA-redigeringsmaskinerne PPR56 og PPR65, som kun virker i mitokondrier i mosset, introducerer også nukleotidændringer i RNA-transkriptioner af cellekernen i menneskelige celler.

Mere end 900 mål

Overraskende for forskerholdet foretager PPR56 ændringer ved mere end 900 angrebspunkter i humane cellemål. I mosen er denne RNA-korrektor på den anden side kun ansvarlig for to korrektionssteder.

"Der er mange flere nukleare RNA-transkriptioner i humane celler end mitokondrielle transkripter i mosen," forklarer Dr. Mareike Schallenberg-Rüdinger. "Som et resultat er der også mange flere mål for redaktørerne at angribe." Selvom redaktørerne følger en bestemt kode, er det på nuværende tidspunkt endnu ikke muligt nøjagtigt at forudsige, hvor redigeringsmaskinerne vil foretage ændringer i menneskelige celler.

Men overfloden af ​​RNA-redigeringsmål i humane celler giver også mulighed for at finde ud af mere om de grundlæggende mekanismer for korrektorerne i yderligere undersøgelser. Dette kunne være grundlaget for metoder til at inducere en meget specifik ændring i RNA i humane celler ved hjælp af en korrektor.

"Hvis vi kunne korrigere defekte steder i den genetiske kode med RNA-redigeringsmetoder, ville dette potentielt også tilbyde udgangspunkter for behandling af arvelige sygdomme," siger Schallenberg-Rüdinger og ser på fremtiden. "Om det vil virke, må vi se." + Udforsk yderligere

Celleeditorer retter genetiske fejl