Генетики Томского государственного университета исследуют систему репарации у микробов, живущих в кишечнике малярийных комаров. Ученых интересуют механизмы, с помощью которых система «ремонтирует» ДНК микробов, переживших генотоксический стресс. В дальнейшем эти инструменты могут быть использованы как основа в создании новых технологий для медицины, экологии, промышленности.
Исследования проводятся в рамках стратпроекта ТГУ «Инженерная (синтетическая) биология 2.0: Биопроектирование, молекулярный и клеточный инжиниринг» при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030» на базе Передовой инженерной школы «Агробиотек» ТГУ.
– Заимствование процессов, созданных природой, позволяет создавать новые эффективные технологии для человека, – объясняет исполнитель проекта, доцент кафедры генетики и клеточной биологии ТГУ Алина Коханенко. – Так, усовершенствовать ПЦР, широко используемый в диагностике большого количества заболеваний, помог фермент, выделенный у бактерий Thermus aquaticus, обитающих в горячих источниках и других высокотемпературных средах.
Этот термостабильный фермент не инактивируется даже при температуре около +90°C и может выдерживать повторные циклы нагревания и охлаждения. Его использование позволило оптимизировать первоначальный вариант метода ПЦР, значительно ускорить его по времени, снизить стоимость анализа и сделать его доступным для всех пациентов.
– В ходе нашего проекта мы ищем белки с новыми функциональными свойствами, – рассказывает Алина Коханенко. – На первом этапе был произведен отлов двух видов малярийных комаров, обитающих в Томской области: Anopheles beklemishevi и Anopheles messae. Из их кишечника выделили ДНК находившихся там микроорганизмов, отсеквенировали. Сейчас в Сколтехе производится сборка полного генома микроорганизмов, после чего мы приступим к очень важному этапу – анализу работы системы репарации и поиску белков с новым функционалом.
Как предполагают ученые, именно они являются тем инструментом, включающимся у комаров под воздействием стресса – агрессивной среды кишечника, в которую попадают микробы. Контакт с кровью, являющейся пищей для комара, приводит к мутациям ДНК, но система репарации восстанавливает ее за счет определенных белков. Ученые ТГУ выяснят, какие из белков микроорганизмов имеют потенциальную ценность для улучшения научных технологий, затем с помощью методов генной инженерии получат эти белки в лабораторных условиях в нужном объеме и детально изучат их функционал.
Областью, в которой можно реализовать потенциал изучаемых белков системы репарации, является медицина. Например, белки, восстанавливающие поврежденную ДНК микроорганизмов в результате контакта с кровью в кишечнике комара, могут обладать свойствами, нужными для борьбы с окислительным стрессом. Именно он приводит к развитию таких тяжелых заболеваний, как атеросклероз, гипертония, диабет, болезнь Альцгеймера, провоцирует хроническую усталость и другие патологические состояния. Таким образом, исследования, проводимые генетиками ТГУ, являются заделом, на основе которого можно разрабатывать методики для увеличения продолжительности жизни.