Полиамиды пирролимидазола (PIP) — это соединения, которые могут считывать определенные последовательности ДНК внутри живых клеток и заглушать болезнетворные гены. Они предотвращают связывание белков, называемых факторами транскрипции, со специфическими частями цепи ДНК, подавляя тем самым транскрипцию ДНК в РНК.Большая часть ДНК находится в ядре. Но митохондрии, электростанции клетки, также содержат небольшое количество ДНК.
PIP способны пересекать ядерную мембрану для связывания с ядерной ДНК, но не способны пересекать митохондриальную мембрану.Команде под руководством Ганеша Пандиана Намасиваяма из Института комплексных исследований клеток и материалов (iCeMS) при Киотском университете удалось перенаправить PIP через митохондриальную мембрану, чтобы он мог получить доступ к своей ДНК и изменить транскрипцию генов.Они достигли этого сложного результата, дополнив PIP «проникающим в митохондрии пептидом» (MPP), который способен преодолевать энергетический барьер митохондрий.
Конъюгированный с MPP PIP, называемый MITO-PIP, был разработан для блокирования специфического сайта связывания митохондриального фактора транскрипции A (TFAM). По словам Такуя Хидака, первого автора исследования, TFAM играет важную роль в управлении митохондриальным метаболизмом и синтезом энергии, играя роль в транскрипции гена ND6.
Команда обнаружила, что MITO-PIP, ингибирующий TFAM, избирательно считывает последовательность митохондриальной ДНК и вызывает снижение экспрессии ND6 на 60-90% в зависимости от используемой концентрации. Затем команда пометила MITO-PIP молекулой, которая флуоресцирует при воздействии света, и с помощью специальных микроскопов подтвердила, что они локализуются внутри митохондрий, но не присутствуют в ядрах обработанных клеток.ND6 связан с несколькими митохондриальными нарушениями, включая наследственную оптическую невропатию Лебера, которая вызывает потерю центрального зрения, митохондриальную миопатию, мышечную слабость, судороги и трудности в обучении. Следовательно, химический контроль над такими связанными с заболеванием генами имеет клинический потенциал в митохондриальной генной терапии. «Мы планируем разработать усовершенствованную версию MITO-PIP, которая может идентифицировать и локализовать только внутри пораженных митохондрий», — говорит Ганеш.
«Наше экспериментальное исследование предоставляет новую платформу, которая открывает новые возможности для функциональных лигандов на основе ДНК, которые способны изменять митохондриальный геном в зависимости от последовательности», — заключает главный исследователь Хироши Сугияма. Исследование было опубликовано в Журнале Американского химического общества.