Светящиеся данио-рерио

На фото — генетически модифицированные рыбки данио-рерио, светящиеся зеленым цветом из-за экспрессируемого белка GFP (Green fluorescent protein, Зелёный флуоресцентный белок). Снимок сделан с помощью конфокального микроскопа.

Рыбки данио-рерио (по-английски «zebrafish» — из-за характерных полосок) уже давно стали любимой мишенью исследователей, занимающихся генетическими модификациями для различных целей. Популярность рыбок обусловлена тем, что они сравнительно быстро размножаются и растут, неприхотливы, на первых жизненных стадиях прозрачны, так что можно разглядывать их органы под микроскопом без препарирования, и на них (пока) не распространяется контроль защитников животных.

Цикл жизни данио-рерио от икринки до взрослой особи. Фото с сайта en.wikipedia.org

Сами по себе светящиеся данио-рерио — не новость. Желающие могут поселить в своем аквариуме и вовсе разноцветных рыбок. Но генетически модифицированные светящиеся рыбки нужны не только для забавы владельцев аквариумов и не только для более или менее фундаментальных исследований. За последние несколько лет на рынок вышли компании (например, InDanio Bioscience), которые коммерциализировали технологию генетических модификаций рыбок для поиска новых лекарств.

Таких симпатичных данио-рерио, флуоресцирующих разными цветами, теперь можно купить для своего аквариума. Изображение с сайта thatpetplace.com

Вот краткое описание технологии. Выводятся линии трансгенной данио-рерио, в каждой из которых внедрены гены разных человеческих белков, поломки которых вызывают болезни. Как правило, это гены ядерных рецепторов (см. Nuclear receptor), но потенциально — почти любые. Чтобы эти болезни лечить, нужно работу рецепторов усиливать (см. Энхансер) или тормозить (см. Ингибитор) в зависимости от поломки. Икру этих рыбок инкубируют с разными молекулами — потенциальными лекарствами, — и если молекула взаимодействует с экспрессируемым рецептором, то у белка меняется конформация, вследствие чего, после передачи определенных молекулярных сигналов, вырабатывается флюоресцентный белок, и эмбрион рыбки начинает светиться. Само собой, икру инкубируют не с любыми молекулами, а с прошедшими предварительное, как правило виртуальное (in silico), тестирование на наличие потенциала химического взаимодействия с рецептором в нужном месте.

Рентгено-кристаллографическая структура ядерного рецептора PPAR-γ (зеленый), связанного с другим рецептором — RXR-α (голубой), фрагментом ДНК (фиолетовый) и двумя фрагментами коактиватора NCOA2 (красный). Также в структуре видны молекулы GW9662 (антагонист PPAR-γ) и ретиноевой кислоты (агонист RXR-α); атомы изображены сферами: углерод — белый, кислород — красный, азот — синий, хлор — зеленый). Рисунок с сайта en.wikipedia.org

Чтобы удостовериться, что именно инкубированная молекула взаимодействует с белком, белки изолируют и проводят масс-спектральный анализ, а если повезет, то и рентгеноструктурный. Такая система проверки молекул на живом объекте (in vivo) получается не дороже тестов в колбе (in vitro), вдобавок идет сразу проверка на токсичность, изучается поведение в физиологической среде и видно, где именно (в каких органах) происходит максимальное взаимодействие молекулы с рецептором.

Фото с сайта news.nationalgeographic.com.

Григорий Молев