Нокаутированные клетки ответят на все вопросы
Ученые Уайтхедовского института биомедицинских исследований, работающие под руководством доктора Тийна Бруммелькампа (Thijn R. Brummelkamp), разработали новый метод генетического скрининга человеческих клеток с целью выявления специфичных генов и их белковых продуктов, используемых возбудителями инфекционных болезней. Результаты работы опубликованы 27 ноября в журнале Science в статье «Haploid Genetic Screens in Human Cells Identify Host Factors Used by Pathogens».
Практически во всех культивируемых клетках человека гены представлены двумя копиями, одна из которых унаследована от матери, а вторая – от отца. Во многих случаях это обеспечивает нормальную работу диплоидных (имеющих две пары каждой хромосомы) клеток даже при «поломке» одного из генов в результате мутации, так как при этом вторая копия гена, как правило, сохраняет активность и синтезирует достаточное количество соответствующего белка.
Один из методов изучения функций генов – нокаут, при котором обе копии гена полностью удаляют или делают неработоспособными в результате мутаций. Чтобы облегчить эту задачу, авторы выбрали объектом своего исследования «почти гаплоидную» линию человеческих клеток, в которых все хромосомы, кроме восьмой, представлены единственной копией.
Авторы поочередно вызвали мутации почти всех генов этой клеточной линии и использовали полученную таким образом коллекцию клеток для скрининга с целью поиска генов, обеспечивающих чувствительность к возбудителям. Воздействие на клетки вирусом гриппа позволило им изолировать устойчивые к нему мутантные клетки. После этого исследователи идентифицировали мутантные гены выживших клеток, кодирующие молекулу-переносчик и фермент, который вирус использует для захвата клетки.
Они также подвергли клетки действию бактериальных токсинов, в результате чего идентифицировали неизвестный ранее ген, белковый продукт которого играет основную роль в интоксикации дифтерийным токсином и экзотоксином А (выделяется синегнойной палочкой), а также белок клеточной поверхности, необходимый для проявления токсичности цитолетального растягивающего (разрыхляющего) токсина (выделяется патогенными штаммами кишечной палочки).
По словам первого автора статьи Жана Каретта (Jan Carette), ясность полученных результатов была просто удивительной. Они позволили ученым идентифицировать ранее неизвестные гены и белки, задействованные в изучаемых уже не одно десятилетие инфекционных процессах, таких как грипп и дифтерия. Кроме того, им удалось впервые идентифицировать гены человека, участвующие в малоизученных на сегодняшний день механизмах взаимоотношений между организмом-носителем и патогеном. Эти знания могут сыграть важную роль в разработке средств борьбы с неизвестными ранее возбудителями, а также в изучении биологии возбудителей, с которыми по каким-либо причинам невозможно проводить экспериментальную работу.
Бруммелькамп считает эту работу началом нового исследовательского направления в геномике и протеомике, так как доступ к коллекции клеток человека, нокаутированных практически по каждому из генов, позволит не только выявить клеточные белки, являющиеся мишенями для различных вирусов и бактерий, но и получить ответы на огромное количество вопросов биологии клетки.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Science Daily: Knockouts in Human Cells Point to Pathogenic Targets.
01.12.2009