Om allt ska gå smidigt i levande celler måste den genetiska informationen vara korrekt. Men tyvärr ackumuleras fel i DNA:t med tiden på grund av mutationer. Landväxter har utvecklat ett märkligt korrigeringssätt:De förbättrar inte direkt felen i arvsmassan, utan snarare utförligt i varje enskilt transkript. Forskare vid universitetet i Bonn har transplanterat detta korrigeringsmaskineri från mossan Physcomitrium patens till mänskliga celler. Överraskande nog började korrigeraren arbeta där också, men enligt sina egna regler. Resultaten har nu publicerats i tidskriften Nucleic Acids Research .

I levande celler är det mycket trafik, liknande en stor byggarbetsplats. I landväxter lagras ritningar i form av DNA inte bara i cellkärnan, utan även i cellens kraftverk (mitokondrier) och fotosyntesenheterna (kloroplaster). Dessa ritningar innehåller bygginstruktioner för proteiner som möjliggör metaboliska processer. Men hur överförs ritningsinformationen i mitokondrier och kloroplaster? Detta görs genom att skapa transkript (RNA) av de önskade delarna av ritningen. Denna information används sedan för att producera de nödvändiga proteinerna.

Fel ackumuleras med tiden

Denna process går dock inte helt smidigt. Med tiden orsakar mutationer inuti DNA ackumulerande fel som måste korrigeras för att få perfekt fungerande proteiner. Annars skulle energiförsörjningen i anläggningarna kollapsa. Vid en första anblick verkar korrigeringsstrategin ganska byråkratisk:Istället för att förbättra avvikelserna direkt i ritningen – DNA:t – rensas de upp i var och en av de många transkripten genom så kallade RNA-redigeringsprocesser.

Jämfört med boktryck skulle det vara som att korrigera varje enskild bok för hand, snarare än att förbättra tryckplåtarna. "Varför levande celler gör denna ansträngning vet vi inte", säger Dr Mareike Schallenberg-Rüdinger från Institutet för cellulär och molekylär botanik (IZMB) vid universitetet i Bonn. "Förmodligen ökade dessa mutationer när växter spred sig från vatten till land under evolutionen."

Under 2019 lyckades IZMB-teamet under ledning av prof. Dr. Volker Knoop transplantera RNA-redigeringsprocesser från mossan Physcomitrium patens till bakterien Escherichia coli. Det visades att mossans reparationsproteiner också kan modifiera RNA hos dessa bakterier.

Nu har forskare från Institutet för cellulär och molekylär botanik, tillsammans med teamet ledd av prof. Dr. Oliver J. Gruss från Institutet för genetik vid universitetet i Bonn, gått ett steg längre:De överförde RNA-redigeringsmaskineriet från mossan in i vanliga mänskliga cellinjer, inklusive njur- och cancerceller. "Våra resultat visade att mekanismen för korrigering av landväxter också fungerar i mänskliga celler", rapporterar första författaren Elena Lesch. "Detta var tidigare okänt."

Men det är inte allt:RNA-redigeringsmaskinerna PPR56 och PPR65, som bara verkar i mitokondrier i mossan, introducerar också nukleotidförändringar i RNA-transkript av cellkärnan i mänskliga celler.

Fler än 900 mål

Överraskande för forskargruppen gör PPR56 förändringar vid mer än 900 attackpunkter i mänskliga cellmål. I mossan, å andra sidan, är denna RNA-korrigerare endast ansvarig för två korrigeringsställen.

"Det finns många fler nukleära RNA-transkript i mänskliga celler än mitokondriella transkript i mossan", förklarar Dr Mareike Schallenberg-Rüdinger. "Som ett resultat finns det också många fler mål för redaktörerna att attackera." Även om redaktörerna följer en viss kod, är det i detta skede ännu inte möjligt att exakt förutsäga var redigeringsmaskinerna kommer att göra förändringar i mänskliga celler.

Men överflödet av RNA-redigeringsmål i mänskliga celler ger också möjlighet att ta reda på mer om de grundläggande mekanismerna för korrektorerna i ytterligare studier. Detta kan vara grunden för metoder för att inducera en mycket specifik förändring av RNA i mänskliga celler med hjälp av en korrektor.

"Om vi ​​kunde korrigera felaktiga platser i den genetiska koden med RNA-redigeringsmetoder, skulle detta potentiellt också erbjuda utgångspunkter för behandling av ärftliga sjukdomar", säger Schallenberg-Rüdinger och ser framåt. – Om det kommer att fungera återstår att se. + Utforska vidare

Cellredigerare korrigerar genetiska fel