Všechny sekvence DNA forem života studované vědci jsou uloženy v databázi, kterou vlastní Národní centrum pro biotechnologické informace ve Spojených státech. A 1. dubna se v databázi objevil nový záznam: „Caulobacter ethensis-2.0“. Jedná se o první plně počítačově modelovaný a následně syntetizovaný syntetický genom živého organismu na světě, který vyvinuli vědci z ETH Zurich (ETH Zurich). Je však třeba zdůraznit, že ačkoli se podařilo získat genom C. ethensis-2.0 ve formě velké molekuly DNA, odpovídající živý organismus dosud neexistuje.
Výzkumnou práci provedl Beat Christen, profesor experimentální systémové biologie, a jeho bratr Matthias Christen, chemik. Nový genom s názvem Caulobacter ethensis-2.0 vznikl čištěním a optimalizací přirozeného kódu bakterie Caulobacter crescentus, neškodné bakterie, která žije ve sladké vodě po celém světě.
Před více než deseti lety vytvořil tým vedený genetikem Craigem Venterem první „syntetickou“ bakterii. Vědci během své práce syntetizovali kopii genomu Mycoplasma mycoides, poté ji implantovali do nosné buňky, která se pak ukázala jako plně životaschopná a zachovala si schopnost reprodukce.
Nová studie pokračuje v Kreigerově práci. Jestliže dříve vědci vytvořili digitální model DNA skutečného organismu a na jeho základě syntetizovali molekulu, jde nový projekt ještě dál a využívá původní kód DNA. Vědci jej rozsáhle přepracovali, než jej syntetizovali a otestovali jeho funkčnost.
Vědci začali s původním genomem C. crescentus, který obsahuje 4000 genů. Stejně jako u jiných živých organismů většina těchto genů nenese žádné informace a jsou to „nevyžádaná DNA“. Po analýze vědci dospěli k závěru, že pouze asi 680 z nich je nezbytných pro udržení života bakterií v laboratoři.
Po odstranění odpadní DNA a získání minimálního genomu C. crescentus tým pokračoval ve své práci. DNA živých organismů se vyznačuje přítomností vestavěné redundance, která spočívá v tom, že syntéza stejného proteinu je kódována různými geny v několika úsecích řetězce. Výzkumníci nahradili více než 1/6 z 800 000 písmen DNA v optimalizaci k odstranění duplicitního kódu.
„Díky našemu algoritmu jsme zcela přepsali genom do nové sekvence písmen DNA, která se již nepodobá originálu,“ říká Beat Christen, spoluautor studie. "Zároveň zůstala biologická funkce na úrovni syntézy bílkovin nezměněna."
Aby vědci otestovali, zda bude výsledný řetězec správně fungovat v živé buňce, vypěstovali kmen bakterií, které měly ve své DNA jak přirozený genom Caulobacter, tak segmenty umělého genomu. Vědci vypnuli jednotlivé přirozené geny a otestovali schopnost jejich umělých protějšků plnit stejnou biologickou roli. Výsledek byl docela působivý: ukázalo se, že asi 580 z 680 umělých genů je funkčních.
„Se získanými znalostmi budeme schopni vylepšit náš algoritmus a vyvinout novou verzi genomu 3.0,“ říká Kristen. "Věříme, že v blízké budoucnosti vytvoříme živé bakteriální buňky se zcela syntetickým genomem."
V první fázi takové studie pomohou genetikům ověřit správnost svých znalostí v oblasti porozumění DNA a roli jednotlivých genů v ní, protože jakákoli chyba v syntéze řetězce povede k tomu, že organismus s nový genom zemře nebo bude vadný. V budoucnu povedou ke vzniku syntetických mikroorganismů, které budou vytvořeny pro předem stanovené úkoly. Umělé viry budou moci bojovat se svými přirozenými příbuznými a speciální bakterie budou vyrábět vitamíny nebo léky.
Studie byla publikována v časopise PNAS.
Zdroj: 3dnews.ru