Alle DNS-volgorde van lewensvorme wat deur wetenskaplikes bestudeer word, word gestoor in 'n databasis wat deur die Nasionale Sentrum vir Biotegnologie-inligting in die Verenigde State besit word. En op 1 April het 'n nuwe inskrywing in die databasis verskyn: "Caulobacter ethensis-2.0." Dit is die wêreld se eerste volledig rekenaargemodelleerde en dan gesintetiseerde sintetiese genoom van 'n lewende organisme, ontwikkel deur wetenskaplikes van ETH Zurich (ETH Zurich). Dit moet egter beklemtoon word dat alhoewel die genoom van C. ethensis-2.0 suksesvol in die vorm van 'n groot DNS-molekule verkry is, 'n ooreenstemmende lewende organisme nog nie bestaan nie.
Die navorsingswerk is uitgevoer deur Beat Christen, 'n professor in eksperimentele sisteembiologie, en sy broer Matthias Christen, 'n chemikus. Die nuwe genoom, genaamd Caulobacter ethensis-2.0, is geskep deur die natuurlike kode van die bakterie Caulobacter crescentus, 'n onskadelike bakterie wat in vars water oor die wêreld leef, skoon te maak en te optimaliseer.
Meer as 'n dekade gelede het 'n span onder leiding van genetikus Craig Venter die eerste "sintetiese" bakterie geskep. In die loop van hul werk het wetenskaplikes 'n kopie van die Mycoplasma mycoides-genoom gesintetiseer, daarna is dit in 'n draersel ingeplant, wat toe ten volle lewensvatbaar geblyk het en die vermoë behou het om homself voort te plant.
Die nuwe studie sit Kreiger se werk voort. As wetenskaplikes voorheen 'n digitale model van die DNS van 'n werklike organisme geskep het en 'n molekule op grond daarvan gesintetiseer het, gaan die nuwe projek verder deur die oorspronklike DNS-kode te gebruik. Wetenskaplikes het dit omvattend herwerk voordat hulle dit sintetiseer en die funksionaliteit daarvan getoets het.
Die navorsers het begin met die oorspronklike C. crescentus-genoom, wat 4000 680 gene bevat. Soos met enige lewende organismes, dra die meeste van hierdie gene geen inligting nie en is dit "rommel-DNS". Na die ontleding het wetenskaplikes tot die gevolgtrekking gekom dat slegs sowat XNUMX van hulle nodig is om die lewe van bakterieë in die laboratorium te handhaaf.
Nadat die rommel-DNS verwyder is en 'n minimale genoom van C. crescentus verkry is, het die span hul werk voortgesit. Die DNA van lewende organismes word gekenmerk deur die teenwoordigheid van ingeboude oortolligheid, wat bestaan uit die feit dat die sintese van dieselfde proteïen deur verskillende gene in verskeie afdelings van die ketting gekodeer word. Die navorsers het meer as 1/6 van die 800 000 DNS-letters vervang in 'n optimalisering om duplikaatkode te verwyder.
"Danksy ons algoritme het ons die genoom heeltemal herskryf in 'n nuwe reeks DNS-letters wat nie meer soortgelyk is aan die oorspronklike nie," sê Beat Christen, mede-hoofskrywer van die studie. "Terselfdertyd het die biologiese funksie op die vlak van proteïensintese onveranderd gebly."
Om te toets of die gevolglike ketting behoorlik in 'n lewende sel sou werk, het die navorsers 'n stam bakterieë gekweek wat beide die natuurlike Caulobacter-genoom en segmente van die kunsmatige genoom in sy DNA gehad het. Wetenskaplikes het individuele natuurlike gene afgeskakel en die vermoë van hul kunsmatige eweknieë getoets om dieselfde biologiese rol te verrig. Die resultaat was nogal indrukwekkend: ongeveer 580 uit 680 kunsmatige gene blyk funksioneel te wees.
"Met die kennis wat opgedoen is, sal ons in staat wees om ons algoritme te verbeter en 'n nuwe weergawe van die genoom 3.0 te ontwikkel," sê Kristen. "Ons glo dat ons in die nabye toekoms lewende bakteriese selle met 'n heeltemal sintetiese genoom sal skep."
In die eerste stadium sal sulke studies genetici help om die akkuraatheid van hul kennis op die gebied van die begrip van DNA en die rol van individuele gene daarin te kontroleer, aangesien enige fout in die sintese van die ketting sal lei tot die feit dat die organisme met die nuwe genoom sal sterf of gebrekkig wees. In die toekoms sal hulle lei tot die ontstaan van sintetiese mikroörganismes wat vir voorafbepaalde take geskep sal word. Kunsmatige virusse sal hul natuurlike familielede kan beveg, en spesiale bakterieë sal vitamiene of medisyne produseer.
Die studie is in die joernaal PNAS gepubliseer.
Bron: 3dnews.ru