imbg | «Дизайнерские» ферменты защищают от нервно-паралитических ядов

Есть такой метод - In vitro compartmentalization (IVC). Суть его, если коротко - создать библиотеку примитивных искусственных клеток со всем необходимым - ДНК, системами транскрипции и трансляции, - и связавши фенотип с генотипом, проводить собственные раунды направленной мини-эволюции (это также называют метод направленной эволюции (directed evolution)).

Схема метода IVC

Метод направленной эволюции был разработан в 90-х годах прошлого века Дэном Тавфиком и известным английским ученым Эндрю Гриффитсом (Andrew Griffiths), в ту пору руководившим его диссертацией. В основе этого элегантного метода лежит создание множества изолированных компартментов (например, липосом или ячеек в эмульсии), каждый из которых содержит молекулу ДНК с нужным геном и все компоненты для его транскрипции и трансляции.

Что здесь особенно важно, в разных компартментах содержатся не одинаковые копии ДНК: изменчивость для этой «эволюции в пробирке» поставляет реакция ПЦР пониженной точности, копирующая гены с «ошибками» (мутациями). Подбор условий позволил Тавфику и Гриффитсу в конце концов добиться соотношения «один ген — один компартмент», когда в каждой искусственной «клеточке» содержится только один вариант ДНК.

В качестве «искусственного отбора», позволяющего выделить гены, эволюционирующие в верном направлении, в лаборатории Тавфика разработали достаточно много хитроумных способов сканирования; проще всего их проиллюстрировать на примере создания новых вариантов ферментов-рестриктаз, распознающих в последовательности ДНК нужные исследователям сайты расщепления. Отбор здесь проводится по принципу «режет—не режет»: если образовавшийся фермент активен, он будет расщеплять свой же ген по интегрированному в него сайту рестрикции. Затем «липкий конец» ДНК, остающийся после рестрикции, модифицируют хроматографической меткой (например, биотином), что позволяет «выловить» те генетические последовательности, которые кодируют распознающую требуемый сайт новую рестриктазу.

Однако рестриктазы и другие ДНК-модифицирующие ферменты - это слишком просто. И постепенно группа Тавфика разрабатывала все новые и новые способы связать фенотип с генотипом. Последняя из их публикаций описывает создание методом направленной эволюции фермента, который способен нейтрализировать химическое оружие.

Об этом и многом другом - наша новая статья на Биомолекуле...