Ученые из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже создали первый в мире живой организм, который имеет полностью синтетический и радикально измененный код ДНК, сообщает The Guardian.
Изготовленный в лаборатории микроб — штамм бактерий Escherichia coli (E coli), которые обычно находятся в почве и кишечнике человека, и похож на своих естественных кузенов, но выживает благодаря меньшему набору генетических инструкций.
Его существование доказывает, что жизнь может существовать с ограниченным генетическим кодом, и прокладывает путь для организмов, чей биологический механизм может используется для производства лекарств и полезных материалов, или для добавления новых функций, таких как устойчивость к вирусу.
Что такое редактирование генов и как его можно использовать для переписывания кода жизни?
Искусственный геном содержит 4 метра пар оснований, единицы генетического кода, обозначенные буквами G, A, T и C. Напечатанный полностью на листах формата А4, он занимает 970 страниц, что делает геном самым большим на сегодняшний день, который есть у ученых.
«Было совершенно неясно, можно ли сделать такой геном таким большим и можно ли его изменить», — сказал Джейсон Чин, эксперт по синтетической биологии, который руководил проектом.
ДНК, свернутая в клетку, содержит инструкции, необходимые для ее функционирования. Например, когда клетке требуется больше белка для роста, она считывает ДНК, кодирующую нужный белок. Буквы ДНК читаются в трио, называемых кодонами, такими как TCG и TCA.
Почти вся жизнь, от медузы до человека, использует 64 кодона. Но многие из них делают ту же работу. В общей сложности 61 кодон образует 20 природных аминокислот, которые можно связать вместе, как бусы на веревочке, для создания любого белка. В действительности еще три кодона являются знаками остановки: они сообщают клетке, когда белок готов, как полная остановка, обозначающая конец этого предложения.
Кембриджская команда решила изменить геном E coli, удалив некоторые из его лишних кодонов. Работая на компьютере, ученые просмотрели ее ДНК. Всякий раз, когда они сталкивались с TCG, кодоном, который производит аминокислоту под названием серин, они переписывали ее как AGC, которая выполняет ту же работу. Они заменили еще два кодона аналогичным образом.
Более чем 18 000 изменений спустя, ученые удалили каждое вхождение трех кодонов из генома бактерии. Переработанный генетический код был затем химически синтезирован и по частям добавлен в E coli, где он заменил естественный геном организма. Результатом стал микроб с полностью синтетическим и радикально измененным кодом ДНК. Он растет медленнее, чем обычный, но тем не менее выживает.
Такие искусственные формы жизни могут пригодиться, считает Чин. Поскольку их ДНК различна, вторгающиеся вирусы будут изо всех сил распространяться внутри них, делая их устойчивыми к вирусам. Это может принести пользу.
E coli уже используется биофармацевтической промышленностью, чтобы сделать инсулин для лечения диабета и других медицинских соединений для лечения рака, рассеянного склероза, сердечных приступов и заболеваний глаз, но и целые циклы производства могут быть испорчены, когда бактериальные культуры загрязняются вирусами или другими микроорганизмами.
Но это еще не все: в будущей работе освободившийся генетический код можно было бы использовать заново, чтобы заставить клетки вырабатывать ферменты, белки и лекарства.
В 2010 году американские ученые объявили о создании первого в мире организма с синтетическим геномом. Mycoplasma mycoides имеет меньший геном, чем E coli — около 1х пар оснований — и не была радикально изменена.
Взяв за основу бактерию Mycoplasma mycoides, чей геном состоит из 901 гена, ученые смогли вычленить из них только те, которые оказались реально необходимы для жизнедеятельности и размножения. В результате им удалось сократить число генов до 437, необходимых для самостоятельного существования нового организма, и получить совершенно новую бактерию, не существующую в природе.
Доктор Крейг Вентер, руководитель группы исследователей, уже сделал заявление о том, что произведенный прорыв навсегда ставит крест на гипотезе о существовании особой «жизненной силы», отличающей живую материю от неживой.
Когда-нибудь мы сможем создавать любой организм???
