Усе паслядоўнасці ДНК даследаваных навукоўцамі формаў жыцця захоўваюцца ў базе дадзеных, якая належыць Нацыянальнаму цэнтру біятэхналагічнай інфармацыі ў ЗША. І 1 красавіка ў базе дадзеных з'явіўся новы запіс: "Caulobacter ethensis-2.0". Гэта першы ў свеце цалкам змадэляваны на кампутары і затым сінтэзаваны сінтэтычны геном жывога арганізма, распрацаваны вучонымі з ETH Zurich (Швейцарскай вышэйшай тэхнічнай школы Цюрыха). Аднак варта падкрэсліць, што хоць геном C. ethensis-2.0 паспяхова быў атрыманы ў выглядзе вялікай малекулы ДНК, які адпавядае жывога арганізма пакуль яшчэ не існуе.
Даследчую працу правялі Біт Крыстэн, прафесар эксперыментальнай сістэмнай біялогіі, і яго брат Матыяс Крыстэн - хімік. Новы геном, названы Caulobacter ethensis-2.0, быў створаны шляхам ачысткі і аптымізацыі натуральнага кода бактэрыі Caulobacter crescentus - бясшкоднай бактэрыі, якая жыве ў прэснай вадзе па ўсім свеце.
Больш за дзесяць гадоў таму каманда пад кіраўніцтвам генетыка Крэйга Вентэра стварыла першую «сінтэтычную» бактэрыю. У ходзе сваёй працы навукоўцы сінтэзавалі копію геному Mycoplasma mycoides, затым ён быў імплантаваны ў клетку-носьбіт, якая пасля гэтага апынулася цалкам жыццяздольнай і захавала здольнасць да самапрайгравання.
Новае даследаванне працягвае працу Крэйгера. Калі раней вучоныя стварылі лічбавую мадэль ДНК рэальнага арганізма і на яе аснове сінтэзавалі малекулу, новы праект ідзе далей, выкарыстоўваючы арыгінальны код ДНК. Навукоўцы значна перапрацавалі яго, перш чым сінтэзаваць і праверыць працаздольнасць.
Даследнікі пачалі з арыгінальнага геному C. crescentus, які змяшчае 4000 генаў. Як і ў любых жывых арганізмаў, большасць гэтых генаў не нясе ніякай інфармацыі і з'яўляецца «смеццевай ДНК». Пасля праведзенага аналізу навукоўцы прыйшлі да высновы, што толькі каля 680 з іх неабходны для падтрымання жыцця бактэрыі ў лабараторыі.
Пасля выдалення "смеццевай ДНК" і атрымання мінімальнага геному C. crescentus каманда працягнула працу. Для ДНК жывых арганізмаў характэрна наяўнасць убудаванай надмернасці, якая складаецца ў тым, што сінтэз аднаго і таго ж бялку кадуецца рознымі генамі ў некалькіх участках ланцуга. Даследнікі замянілі больш за 1/6 з 800 000 літар ДНК падчас аптымізацыі па выдаленні дублюючага кода.
"Дзякуючы нашаму алгарытму мы цалкам перапісалі геном у новую паслядоўнасць літар ДНК, якая больш не падобная на зыходную", – кажа Біт Крыстэн, сувядучы аўтар даследавання. "Пры гэтым біялагічная функцыя на ўзроўні сінтэзу бялку засталася без змен".
Каб праверыць, ці будзе атрыманы ланцужок працаваць належным чынам у жывой клетцы, даследнікі выгадавалі штам бактэрый, якія мелі ў сваім ДНК як натуральны геном Caulobacter, так і сегменты штучнага геному. Навукоўцы выключалі асобныя натуральныя гены і правяралі здольнасць іх штучных аналагаў выконваць тую ж біялагічную ролю. Вынік апынуўся досыць уражлівым: каля 580 з 680 штучных генаў аказаліся працаздольнымі.
"Дзякуючы атрыманым ведам мы зможам палепшыць наш алгарытм і распрацаваць новую версію геному 3.0", – кажа Крыстэн. "Мы мяркуем, што ў найбліжэйшай будучыні створым жывыя бактэрыяльныя клеткі з цалкам сінтэтычным геномаў".
На першай стадыі такія даследаванні дапамогуць генетыкам праверыць вернасць сваіх спазнанняў у вобласці разумення ДНК і ролі асобных генаў у ім, бо любая памылка ў сінтэзе ланцужка прывядзе да таго, што арганізм з новым геномаў загіне ці будзе непаўнавартасным. У будучыні яны прывядуць да з'яўлення сінтэтычных мікраарганізмаў, якія будуць стварацца для загадзя вызначаных задач. Штучныя вірусы змогуць змагацца з іх натуральнымі суродзічамі, а спецыяльныя бактэрыі будуць вырабляць вітаміны або лекі.
Даследаванне было апублікавана ў часопісе PNAS.
Крыніца: 3dnews.ru