«Это как вручить эволюции кнопку ускоренной перемотки, — сказал соавтор исследования Пит Шульц, президент и генеральный директор Института Скриппс. — Теперь можно непрерывно и точно развивать белки внутри клеток, не повреждая их геном, и без трудоемких шагов».

Направленная эволюция — это трудоемкий процесс, включающий введение мутаций и отбор вариантов с улучшенной функцией в течение нескольких циклов. Он используется для адаптации белков с желаемыми свойствами, а также для исследования возникновения устойчивости к лекарственным препаратам. Однако традиционные методы часто требуют повторных циклов работы с ДНК и тестирования, каждый из которых занимает неделю или более. Системы непрерывной эволюции, в которых белки эволюционируют внутри живых клеток без вмешательства человека, стремятся оптимизировать этот процесс, однако существующие подходы ограничены технической сложностью или невысокой частотой мутаций.

T7-ORACLE обходит эти проблемы, синтезируя бактерии кишечной палочки — стандартный модельный организм в молекулярной биологии — для размещения второй, искусственной системы репликации ДНК, полученной из бактериофага T7 — вируса, инфицирующего бактерии, с простой и эффективной системой репликации. T7-ORACLE обеспечивает непрерывную гипермутацию и ускоренную эволюцию биомакромолекул и разработан для широкого применения.

Новый инструмент, как пишет Science Daily, развивает и расширяет возможности существующих ортогональных систем репликации, то есть работающих независимо от клеточного аппарата. По сравнению с ними система T7-ORACLE выигрывает за счет сочетания высокой скорости мутагенеза, быстрого роста, высокой эффективности трансформации и простоты интеграции в стандартные рабочие процессы молекулярной биологии.

Ортогональная система T-7 ORACLE воздействует только на плазмидную ДНК (небольшие кольцевые фрагменты генетического материала), оставляя геном клетки-хозяина нетронутым.

Спроектировав ДНК-полимеразу T7 (вирусный фермент, реплицирующий ДНК) с повышенной вероятностью ошибок, исследователи вносили мутации в целевые гены со скоростью, в 100 000 раз превышающей нормальную, не повреждая клетки.

«Удивительным оказалось то, насколько точно мутации, которые мы наблюдали, соответствовали реальным мутациям резистентности, обнаруженным в клинических условиях, — отметил Кристиан Диркс, соавтор исследвания. — В некоторых случаях мы обнаружили новые комбинации, которые работали даже лучше, чем те, которые можно было бы увидеть в клинике».

Ученый из США сделал во время изучения особенностей шизофрении неожиданное открытие. Оно меняет представление ученых о работе головного мозга на молекулярном уровне.