Ученые заявляют об открытии гена плохого запаха изо рта

Плохой запах изо рта не всегда связан с несоблюдением гигиены ротовой полости. Ученые говорят, что примерно у 0,5 до 3 процентов людей причиной плохого запаха являются иные источники. Например, плохой запах встречается при воспалении синусовых пазух, пищевода, легочных болезнях и даже из-за особенности крови. Тем не менее причины самого зловония ученые до конца не установили. Но, кажется, ответ нашла международная группа исследователей, которая обнаружила еще один потенциальный «внешний» источник плохого дыхания – гены.

Ученые провели исследование белка SELENBP1 и выяснили, что мутация в его гене может заставлять организм производить дурнопахнущие молекулы. При этом, что не менее интересно, этот ген может играть роль в подавлении развития опухолей.

«Важно установить истинную причину стойкого неприятного запаха изо рта и уметь понимать, происходит она от относительно безвредного положения дел – заболевания дёсен, например, или более опасного состояния – того же цирроза печени», — говорит профессор Кент Ллойд из Калифорнийского университета в Дейвисе.

Согласно опубликованной в научном журнале Nature Genetics статье, исследователи изучили пять добровольцев, чье дыхание напоминало запах вареной капусты. Сначала они исключили другие потенциальные источники плохого дыхания — рацион питания, например, а затем проанализировали дыхание при помощи оборудования для газовой хроматографии. Речь идёт о высокотехнологическом искусственном «носе». В итоге выяснилось, что запах создается целым рядом серосодержащих молекул (например, метантиолом и диметилсульфидом). Исследователи отмечают, что тот же метантиол обычно образуется в процессе пищеварения, но расщепляется в организме.

У всех пациентов, как оказалось, имеется одна общая деталь. Исследователи отметили, что у каждого из них наблюдалась мутация в гене SELENBP1. Кроме того, у всех также наблюдался высокий уровень метантиола и диметилсульфида в крови. Когда кровь достигает лёгких, эти вонючие сернистые соединения ее покидают и выдыхаются с воздухом.

Исследователи решили выяснить, действительно ли этот ген является причиной неприятного запаха. Для этого они провели эксперимент, в рамках которого у лабораторных мышей этот ген был «выключен». Ученые выяснили, что в плазме крови всех мутантных грызунов наблюдается гораздо более высокие уровни содержания этих пахучих серных соединений (как и у людей с мутацией в изучаемом гене). Тем самым исследователи доказали, что именно мутация в гене SELENBP1 приводит к производству неприятного запаха (за счет производства определенных белков).

Результаты эксперимента показали, что, возможно, именно SELENBP1 отвечает за выработку фермента, разрушающего пахучие молекулы. Авторы исследования пишут, что одной из вероятных функций SELENBP1 может являться поддержание низкой концентрации выдыхаемого метантиола, однако имеющаяся мутация нарушает этот процесс.

К сожалению, на карту в данному случае поставлена не только свежесть дыхания. В рамках более ранних исследований ученые вынесли предположение, что SELENBP1 может играть роль в подавлении развития раковых опухолей. Тогда отмечалось, что собаки способны чувствовать «запах» некоторых опухолей (например, рака груди). Возможно, это связано с тем, что такие заболевания пахнут соединениями, которые не были уничтожены белками, за которые отвечают SELENBP1. И этот «запах» чувствуют животные. Однако на данный момент это всего лишь предположение.

На данный момент не существует способа лечения плохого запаха изо рта (гигиена ротовой полости его лишь маскирует). Однако генетические исследования и более полное понимание этой проблемы могут помочь в будущем в разработке нужной терапии.

Ученые добавили две новые буквы в генетический код

Как известно, для того чтобы закодировать огромный объем информации в генетическом коде, используется всего 4 нуклеиновых кислоты: аденин, гуанин, тимин и цитозин. В генетическом коде они обозначаются соответствующими буквами — А, Г, Т и Ц. Таким образом, можно сказать, что «генетический алфавит» состоит из 4 букв, и до последнего времени считалось, что изменить его нельзя, однако группа ученых из Института Скриппса впервые сумела дополнить его двумя новыми буквами и при этом оставить его полностью функционирующим.

У всех живых организмов вышеописанные нуклеиновые кислоты соединяются друг с другом не абы как, а по принципу комплиментарности. То есть они как бы «смотрят» друг на друга, причем напротив А всегда должен стоять Т, а напротив Г – Ц, и никак иначе. Но это еще полдела. Эти буквы должны «складываться в слова», которые носят название триплеты – особые комбинации, благодаря которым и происходят все основные моменты вроде считывания информации, кодирования белков и так далее. Несколько лет назад журнал Science опубликовал статью, в которой описывался опыт, в ходе которого транспортные РНК приносили к ДНК новую аминокислоту, которая была распознана и встраивалась в код. При этом эта кислота была лишь одна, не имела пары и новую функцию не выполняла.

В новом же изыскании исследователи из компании Synthorx использовали два новых азотистых основания (обозначенные X и Y). Они в двуцепочечной молекуле ДНК расположены друг напротив друга, как и стандартные 4 основания, но, в отличие от них, «новые буквы» соединяются не водородными связями, а гидрофобными. Причем, встроив два новых основания в ДНК бактерий, последние смогли их воспроизводить, но такие бактерии поначалу делились медленнее обычного и иногда заменяли новую ДНК «традиционной». Сейчас уже выведены бактерии, которые без проблем воспроизводят новую ДНК. Осталось только придумать для этих букв новые триплеты.

«Если посчитать, сколько комбинаций-триплетов можно получить, имея на руках четыре буквы, то мы получим 64 комбинации, причем, добавив всего лишь две буквы, мы расширяем число возможных генетических слов до 216, а в результате появится возможность кодировать еще 172 аминокислоты, что открывает просто бескрайний простор для биоинженерии».

Создана первая полусинтетическая бактерия с искусственной ДНК

Вся биологическая жизнь на планете Земля основывается на четырёх нуклеиновых (азотистых) основаниях ДНК: A, T, C и G (аденин, цитозин, тимин и гуанин). Но что будет, если человеку удастся создать новые искусственные нуклеиновые основания и вшить их в ДНК организма? Исследователям из Научно-исследовательского института Scripps удалось провернуть именно такой трюк. Учёные создали два совершенно новых нуклеиновых основания и создали на основе данной «неестественной» ДНК первую в истории полусинтетическую бактерию.

На протяжении нескольких лет исследователи из Scripps работали над созданием стабильного живого организма с искусственными парами ДНК-оснований. Созданные ими искусственные азотистые основания получили незамысловатые названия «X» и «Y», так что искусственная ДНК теперь может включать в себя шесть строительных элементов: A, T, C, G, X и Y. Учёные интегрировали новые элементы в ДНК бактерий кишечной палочки (Escherichia coli), тем самым впервые создав штамм полусинтетических организмов. В ходе экспериментов исследователи пришли к выводу, что стабилизированные ими полусинтетические бактерии не только способны расти и делиться, но ещё и передавать синтетические нуклеиновые основания «X» и «Y» новым поколениям совершенно естественным путём.

Следующим этапом исследований было заставить бактерии генерировать совершенно новые молекулы, используя обретённые ими нуклеиновые основания. Все организмы вырабатывают белки из нитей аминокислот, используя основные четыре буквы «алфавита ДНК». Жизнь, которую мы с вами знаем, опирается на 20 стандартных аминокислот. Но добавив к «алфавиту» всего две новые буквы, учёные получили организм, способный генерировать до 152 совершенно новых аминокислот. Всё это значит лишь одно: полусинтетические бактерии способны создавать новые молекулы, которые гипотетически могли бы стать основой для, например, новых лекарств и так далее.

Чтобы проиллюстрировать эту особенность полусинтетических организмов наглядно, учёные заставили бактерии произвести на свет особый флуоресцентный белок, светящийся в темноте (вы можете видеть это на фотографии чуть выше). Этот белок стал первой искусственной молекулой, когда-либо созданной полусинтетическим организмом. Оценить потенциал данного научного прорыва пока очень сложно. Ведь на сегодняшний день учёные всё ещё экспериментируют с изменением экспрессии существующих генов с помощью специальных механизмов генного редактирования. Теперь же исследователи смогут получить в свои руки куда более впечатляющий механизм для создания совершенно новых форм жизни и новых молекул. Результаты исследования вы можете прочитать в журнале Nature.

Учёные впервые отредактировали геном непосредственно внутри живого человека

Сотрудники Детской больницы Бениоффа (UCSF Benioff Children’s Hospital) в Окленде впервые в США опробовали методику редактирования генома непосредственно в организме живого человека, а не путём введения ему заранее отредактированных клеток. Врачам пришлось пойти на столь рискованный шаг потому, что пациент страдал от неизлечимой генетической болезни, спасти от которой другими способами его не представлялось возможным. Пока рано судить о том, удалось ли докторам победить болезнь, так как первые результаты экспериментального лечения должны проявить себя примерно через два месяца.

Пациентом, согласившимся на рискованный метод лечения, стал Брайан Мэддокс, страдающий от синдрома Хантера. Это одна из форм мукополисахаридоза, редкое рецессивное Х-сцепленное генетическое заболевание, возникающее в результате дефицита ряда ферментов и приводящее к накоплению белково-углеводных комплексов и жиров в клетках. Как правило, оно проявляется у человека лишь в том случае, когда он наследует дефектный ген от обоих родителей. Болезнь постепенно начинает влиять на разные органы и ткани, а её признаки проявляются уже на втором году жизни человека.

Ранее синдром Хантера лечили исключительно симптоматически, при помощи трансплантации костного мозга и инъекций искусственных ферментов. Такая поддерживающая терапия обходится пациентам недёшево и стоит более 100 000 долларов в год. Врачи Оклендской детской больницы решились на экспериментальное лечение в случае с Брайаном Мэддоксом лишь потому, что он за свою жизнь перенёс более 25 операций по удалению всевозможных грыж, прорастаний кости в спинной мозг и прочих неприятных процедур. Разумеется, 44-летний мужчина был готов на что угодно, лишь бы получить шанс на выздоровление.

Главным отличием экспериментальной методики стал тот факт, что геном редактировался непосредственно в организме пациента. Ранее, напомним, редактирование происходило над клетками, извлекаемыми из организма, или вовсе выращенными отдельно. Что характерно, вместо популярной сегодня технологии генного редактирования CRISPR учёные использовали альтернативную – Zinc Finger Nuclease. Она подразумевает введение в организм обезвреженных вирусов, несущих в себе закодированный инструмент для редактирования генома. Инструмент синтезируется в клетках печени, после чего начинает активно править геном организма. При этом необходимо, чтобы как минимум в 1% клеток печени заработала правильная копия необходимого гена. В противном случае лечение окажется неэффективным.

Как мы уже говорили ранее, о результатах экспериментального лечения можно будет судить не ранее чем через два месяца. Сам Брайан Мэддокс прекрасно понимает, что этот эксперимент может закончиться ничем, но по-прежнему не теряет надежды на то, что его жизнь наконец-то станет хотя бы немного комфортнее и проще. По его словам, на протяжении 15 лет он ждал, когда учёные научатся редактировать человеческий геном и смогут его спасти. Что ж, пожелаем этому человеку удачи и будем надеяться, что лечение действительно пойдёт ему на пользу.