Надрукувати
Перегляди: 1560

Вчені з Лабораторії молекулярної біології Медичної дослідницької ради в Кембриджі створили перший у світі живий організм, який має повністю синтетичний і радикально змінений код ДНК.

Виготовлений в лабораторії мікроб — штам бактерій Escherichia coli (E coli), які зазвичай знаходяться в ґрунті і кишечнику людини, і схожі на своїх природних кузенів, але виживають завдяки меншому набору генетичних інструкцій.

Його існування доводить, що життя може існувати з обмеженим генетичним кодом, і прокладає шлях для організмів, чий біологічний механізм може використовуватися для виробництва ліків і корисних матеріалів, або для додавання нових функцій, таких як стійкість до вірусу.

Йдеться про редагування генів і і використання для переписування коду життя.

Штучний геном містить 4 метри пар підстав, одиниці генетичного коду, позначені літерами G, A, T і C. Надрукований на аркушах формату А4, він займає 970 сторінок, що робить геном найбільшим на сьогоднішній день, який є у вчених.

«Було зовсім неясно, чи можна зробити такий геном таким великим і чи можна його змінити», — сказав Джейсон Чин, експерт з синтетичної біології, який керував проектом.

ДНК, згорнута в клітку, містить інструкції, необхідні для її функціонування. Наприклад, коли клітці потрібно більше білка для росту, вона зчитує ДНК, що кодує потрібний білок. Букви ДНК читаються в тріо, званих кодонами, такими як TCG і TCA.

Майже все життя організми - від медузи до людини, використовують 64 кодона. Але багато хто з них роблять ту ж роботу. В цілому 61 кодон утворює 20 природних амінокислот, які можна зв'язати разом, як намисто на мотузочці, для створення будь-якого білка. Насправді ще три кодона є знаками зупинки: вони повідомляють клітці, коли білок готовий, як повна зупинка, позначає кінець цієї пропозиції.

Кембриджська команда вирішила змінити геном E coli, видаливши деякі з її зайвих кодонів. Працюючи на комп'ютері, вчені переглянули її ДНК. Всякий раз, коли вони стикалися з TCG, кодоном, який виробляє амінокислоту під назвою серин, вони переписували її як AGC, яка виконує ту ж роботу. Вони замінили ще два кодона аналогічним чином.

Більш ніж 18 000 змін, вчені видалили кожне входження трьох кодонів з генома бактерії. Перероблений генетичний код був потім хімічно синтезований і по частинах доданий в E coli, де він замінив природний геном організму. Результатом став мікроб з повністю синтетичним і радикально зміненим кодом ДНК. Він росте повільніше, ніж звичайний, але тим не менш виживає.

Такі штучні форми життя можуть стати в нагоді, вважає Чин. Оскільки їх ДНК різна, віруси будуть щосили розповсюджуватися всередині них, роблячи їх стійкими до вірусів. Це може принести користь.

E coli вже використовується біофармацевтичною промисловістю, щоб зробити інсулін для лікування діабету та інших медичних сполук для лікування раку, розсіяного склерозу, серцевих нападів і захворювань очей, але і цілі цикли виробництва можуть бути зіпсовані, коли бактеріальні культури забруднюються вірусами або іншими мікроорганізмами.

Але це ще не все: в майбутній роботі генетичний код, який звільнився можна було б використовувати знову, щоб змусити клітини виробляти ферменти, білки і ліки.

У 2010 році американські вчені оголосили про створення першого у світі організму з синтетичним геномом. Mycoplasma mycoides має менший геном, ніж E coli — близько 1 пар підстав — і не була радикально змінена.

Взявши за основу бактерію Mycoplasma mycoides, чий геном складається з 901 гена, вчені змогли виокремити з них тільки ті, які виявилися реально необхідні для життєдіяльності і розмноження. В результаті їм вдалося скоротити кількість генів до 437, необхідних для самостійного існування нового організму, і отримати абсолютно нову бактерію, що не існує в природі.

Доктор Крейг Вентер, керівник групи дослідників, вже зробив заяву про те, що зроблений прорив назавжди ставить хрест на гіпотезі про існування особливої «життєвої сили», що відрізняє живу матерію від неживої (за: інформ.Ukr.Media. ДНК Вчені Дослідження Винахідники, 27.05.2019).