Sve sekvence DNK životnih oblika koje proučavaju naučnici pohranjene su u bazi podataka u vlasništvu Nacionalnog centra za biotehnološke informacije u Sjedinjenim Državama. A 1. aprila pojavio se novi unos u bazi podataka: "Caulobacter ethensis-2.0." Ovo je prvi u svijetu potpuno kompjuterski modeliran, a potom sintetiziran sintetički genom živog organizma, koji su razvili naučnici sa ETH Zurich (ETH Zurich). Međutim, treba naglasiti da iako je genom C. ethensis-2.0 uspješno dobijen u obliku velike DNK molekule, odgovarajući živi organizam još ne postoji.
Istraživački rad su izveli Beat Christen, profesor eksperimentalne sistemske biologije, i njegov brat Matthias Christen, hemičar. Novi genom, nazvan Caulobacter ethensis-2.0, stvoren je čišćenjem i optimizacijom prirodnog koda bakterije Caulobacter crescentus, bezopasne bakterije koja živi u slatkoj vodi širom svijeta.
Prije više od jedne decenije, tim predvođen genetičarom Craigom Venterom stvorio je prvu "sintetičku" bakteriju. Tokom svog rada, naučnici su sintetizirali kopiju genoma Mycoplasma mycoides, a zatim je implantirana u ćeliju nosioca, za koju se pokazalo da je potpuno održiva i da je zadržala sposobnost da se sama reprodukuje.
Nova studija nastavlja Kreigerov rad. Ako su prethodno naučnici kreirali digitalni model DNK pravog organizma i na osnovu njega sintetizirali molekul, novi projekat ide dalje, koristeći originalni DNK kod. Naučnici su ga opsežno preradili prije nego što su ga sintetizirali i testirali njegovu funkcionalnost.
Istraživači su započeli s originalnim genomom C. crescentus, koji sadrži 4000 gena. Kao i kod svih živih organizama, većina ovih gena ne nosi nikakvu informaciju i predstavljaju „smeće DNK“. Nakon analize, naučnici su došli do zaključka da ih je samo oko 680 potrebno za održavanje života bakterija u laboratoriji.
Nakon uklanjanja otpadne DNK i dobijanja minimalnog genoma C. crescentus, tim je nastavio svoj posao. DNK živih organizama karakterizira prisustvo ugrađene redundancije, koja se sastoji u činjenici da je sinteza istog proteina kodirana različitim genima u nekoliko dijelova lanca. Istraživači su zamenili više od 1/6 od 800 DNK slova u optimizaciji kako bi uklonili duplirani kod.
"Zahvaljujući našem algoritmu, potpuno smo prepisali genom u novi niz DNK slova koji više nije sličan originalu", kaže Beat Christen, suvoditelj studije. “Istovremeno, biološka funkcija na nivou sinteze proteina ostala je nepromijenjena.”
Kako bi testirali da li će rezultirajući lanac ispravno funkcionirati u živoj ćeliji, istraživači su uzgojili soj bakterija koji je u svojoj DNK imao i prirodni genom Caulobacter i segmente umjetnog genoma. Naučnici su isključili pojedinačne prirodne gene i testirali sposobnost svojih vještačkih kolega da obavljaju istu biološku ulogu. Rezultat je bio prilično impresivan: pokazalo se da je oko 580 od 680 umjetnih gena funkcionalno.
„Sa stečenim znanjem, moći ćemo da poboljšamo naš algoritam i razvijemo novu verziju genoma 3.0“, kaže Kristen. “Vjerujemo da ćemo u bliskoj budućnosti stvoriti žive bakterijske stanice s potpuno sintetičkim genomom.”
U prvoj fazi, takve studije će pomoći genetičarima da provjere tačnost svog znanja iz oblasti razumijevanja DNK i uloge pojedinih gena u njoj, jer će svaka greška u sintezi lanca dovesti do toga da organizam sa novi genom će umrijeti ili biti defektan. U budućnosti će dovesti do pojave sintetičkih mikroorganizama koji će biti stvoreni za unaprijed određene zadatke. Umjetni virusi će se moći boriti protiv svojih prirodnih srodnika, a posebne bakterije će proizvoditi vitamine ili lijekove.
Studija je objavljena u časopisu PNAS.
izvor: 3dnews.ru