|
Ученые ускоряют эволюцию, теперь она занимает 20 минут
|
|
|
|
Вся современная жизнь на Земле - результат миллиардов лет медленной, кропотливой и бесконечно увлекательной эволюции (если, конечно, учитывать время, проведенное нами в качестве одноклеточных микробов). Хотя в геологических масштабах это приемлемый срок, такой темп эволюции не сократит его для биотехнологических компаний.
|
|
|
|
Вместо этого эти компании полагаются на метод, известный как направленная эволюция — процесс быстрой эволюции белков, внедрения полезных мутаций и отбора выгодных вариантов. Хотя это может значительно ускорить время (по крайней мере, по сравнению с методами матери-природы), направленная эволюция все еще может быть довольно длительным процессом. И поскольку эти сверхразвитые белки могут быть использованы в широком спектре потенциальных методов лечения рака и нейродегенеративных заболеваний, мы хотим, чтобы этот лабораторный процесс был как можно более быстрым и упорядоченным.
|
|
|
|
К счастью, ученые добились поразительного прогресса. В мае этого года исследование, проведенное Сиднейским университетом и опубликованное в журнале Nature Communications, подробно описало процесс, называемый эволюцией белка с использованием селекции (PROTEUS), который использует химерные вирусоподобные везикулы для быстрой эволюции биомолекул. Теперь второе исследование (проведенное Scripps Research и опубликованное в журнале Science) демонстрирует еще один метод направленной эволюции под названием T7-ORACLE. По мнению исследователей, этот прорыв ведет себя как “эволюционный двигатель”, способный вносить мутации в 100 000 раз быстрее, чем обычно.
|
|
|
|
|
|
|
“Это все равно, что дать эволюции кнопку ускоренной перемотки вперед”, - сказал Пит Шульц, соавтор статьи из Scripps Research, в заявлении для прессы. “Теперь вы можете непрерывно и точно вырабатывать белки внутри клеток, не повреждая клеточный геном и не требуя трудоемких операций”.
|
|
|
|
Команда Шульца обходит типичные узкие места направленной эволюции, создавая бактерию и модельный организм E. coli для размещения того, что они называют “второй искусственной системой репликации ДНК, полученной из бактериофага Т7”. Фаг Т7 - это вирус, который заражает бактерии и был широко изучен, поскольку он замечательно справляется с этой конкретной задачей. Эта система ортогональна, что означает, что она работает вне собственного биологического механизма клетки, а также нацелена только на плазмидную ДНК — небольшую кольцевую ДНК, которая реплицируется отдельно от хромосомной ДНК клетки. Поскольку геном клетки остается нетронутым, ученые могут вносить мутации каждый раз, когда клетка делится (примерно каждые 20 минут).
|
|
|
|
“Эта система представляет собой значительный шаг вперед в непрерывной эволюции”, - сказал Кристиан Диркс, еще один соавтор исследования из Scripps Research, в заявлении для прессы. “Вместо одного цикла эволюции в неделю, вы получаете новый цикл каждый раз, когда клетка делится — так что это действительно ускоряет процесс”.
|
|
|
|
Чтобы протестировать эту новую платформу, команда внедрила в нее бета-лактамазу TEM-1 — ген устойчивости к антибиотикам — и подвергла бактерию E. coli воздействию повышенных доз антибиотиков. Менее чем за неделю система выработала ферменты, способные противостоять антибиотикам на уровне, в 5000 раз превышающем исходный. Таким образом, T7-Oracle может не только стать важным инструментом для разработки новых лекарств, но и помочь ученым лучше понять, как с течением времени развивается устойчивость к антибиотикам. Хотя это и хорошее преимущество, авторов статьи больше интересуют терапевтические возможности.
|
|
|
|
“Что интересно, так это то, что это не ограничивается одним заболеванием или одним видом белка", - сказал Диркс в заявлении для прессы. “Важно то, что теперь мы можем разрабатывать практически любой белок, например, противораковые препараты и терапевтические ферменты, за несколько дней, а не месяцев”.
|
|
|
|
Источник
|
