Ученые генетически спроектировали дрожжи, чтобы лучше понять, как работают клетки

Исследователи «отрегулировали» основной механизм передачи сигналов клетки, переписав ДНК внутри клеток дрожжей, чтобы контролировать их реакцию на окружающую среду. Исследование, которое было опубликовано сегодня компанией Cell , имеет непосредственное применение в биотехнологии, но также может иметь более широкие последствия для исследований в области здравоохранения. Есть надежда, что способность изменить реакцию клеток поможет ученым понять, как функционируют больные клетки, и приведет к использованию модифицированных клеток для лечения пациентов. Ученые из Кембриджского университета и Лондонского имперского колледжа в сотрудничестве с AstraZeneca использовали математическое моделирование и геномную инженерию для редактирования клеток дрожжей, чтобы помочь ученым контролировать не только то, что клетки чувствуют, но и то, как они реагируют на то, что они чувствуют, более желательным образом. Дрожжи были выбраны потому, что они имеют общие характеристики с клетками человека, и что наиболее важно, они могут ощущать окружающую среду, используя рецепторы, связанные с G-белками (GPCR).

Д-р Грэм Лэддс, преподаватель кафедры фармакологии и научный сотрудник колледжа Святого Иоанна в Кембриджском университете, сказал:

«Дрожжи использовались в качестве механизма для понимания того, что происходит с людьми. Мы использовали математическое моделирование и генетическую модификацию для редактирования сотовый и перенастроить, что его ответ должен быть. » GPCR — это рецепторы, которые позволяют клеткам ощущать химические вещества, такие как гормоны, яды и лекарства в окружающей среде. Клетки считывают окружающую среду и чувствуют уровень гормонов, таких как адреналин, серотонин, гистамин и дофамин. Они также могут действовать как рецепторы света, запаха и вкуса, некоторые из которых расположены на языке, чтобы дать нам ощущение вкуса. В нашем организме содержится около 800 различных GPCR, и примерно половина всех лекарственных препаратов использует эти рецепторы, включая бета-блокаторы, антигистаминные препараты и различные виды психиатрических препаратов. Но недостаточно известно о том, как работает сигнализация GPCR. Одна из трудностей для исследователей заключается в том, что вариации ДНК могут оказывать влияние на сигнальную сеть, и определение того, как части ДНК влияют на это, является серьезной проблемой. Кембриджская команда создала математическую модель дрожжевой клетки с различными концентрациями различных клеточных компонентов и нашла оптимальные уровни для наиболее эффективной передачи сигналов каждого из них. Эти знания были затем использованы для генетической модификации клеток командой исследователей из Имперского колледжа в Лондоне.

 Доктор Уильям Шоу, первый автор статьи и исследователь отдела биоинженерии в Имперском колледже Лондона, пояснил:

«Это позволило нам точно понять, как мы можем генетически сконструировать клетку, чтобы таким образом ощущать для нас желаемое количество чего-либо» что у нас есть контроль. «Опираясь на результаты расчетов, мы создали высоко модифицированный штамм дрожжей со всеми несущественными взаимодействиями в пути передачи сигналов GPCR. Изменяя уровни ключевых компонентов, определенных в модели, мы смогли предсказуемо изменить способ клеток ответил на их среду». Доктор Том Эллис из Отдела биоинженерии в Имперском колледже Лондона и старший автор статьи добавил: «Мы узнали важные принципы о том, почему клетки будут по-разному реагировать на одни и те же молекулы одинаковых концентраций. определяет ключевые уровни компонентов, тогда это может изменить все ». Доктор Марк Вигглсворт, директор Hit Discovery в AstraZeneca, сказал: «GPCR фундаментально важны для функционирования систем здоровых клеток, и они остаются одним из наиболее целевых белков в медицине человека. Есть надежда, что расширение нашего понимания этих белков будет привести к более инновационным лекарствам в будущем.»

Источник:

android-robot.com