Alle DNA-sekvenser af de livsformer, der er blevet undersøgt af forskerne, opbevares i en database ejet af National Center for Biotechnology Information i USA. Den 1. april blev der tilføjet en ny post i databasen: «Caulobacter ethensis-2.0». Dette er verdens første fuldt computer-simulerede og derefter syntetiserede syntetiske genom af en levende organisme, udviklet af forskere fra ETH Zürich (Det Tekniske Universitet i Zürich, Schweiz). Det skal dog understreges, at selvom genomet C. ethensis-2.0 succesfuldt er blevet skabt i form af en stor DNA-molekyle, findes der endnu ikke en tilsvarende levende organisme.
Forskningen blev ledet af Bit Kristen, professor i eksperimentel systembiologi, og hans bror Matthias Kristen — kemiker. Det nye genom, kaldet Caulobacter ethensis-2.0, blev skabt ved at rense og optimere den naturlige kode fra bakterien Caulobacter crescentus — en harmløs bakterie, der lever i ferskvand over hele verden.
For mere end ti år siden skabte et team ledet af genetikeren Craig Venter den første «syntetiske» bakterie. I deres arbejde syntetiserede forskerne en kopi af genomet Mycoplasma mycoides, som derefter blev implanteret i en bærer-celle, der herefter viste sig at være helt levedygtig og bevarede evnen til selvreproduktion.
Den nye forskning fortsætter Craigs arbejde. Mens forskerne tidligere skabte en digital model af DNA'et fra en ægte organisme og på basis heraf syntetiserede et molekyle, går det nye projekt videre ved at bruge den oprindelige DNA-kode. Forskerne har betydeligt omarbejdet den, før de syntetiserede og testede dens funktionalitet.
Forskerne startede med det originale genom fra C. crescentus, som indeholder 4000 gener. Som med alle levende organismer bærer størstedelen af disse gener ikke nogen information og er «skrald-DNA». Efter analysen konkluderede forskerne, at kun omkring 680 af dem er nødvendige for at opretholde livet for bakterien i laboratoriet.
Efter at have fjernet "skralde-DNA" og fået det minimale genom af C. crescentus, fortsatte holdet deres arbejde. DNA'et fra levende organismer har en indbygget redundans, hvilket betyder, at syntesen af det samme protein kodes af forskellige gener på flere steder i kæden. Forskerne udskiftede mere end 1/6 af de 800.000 bogstaver i DNA'et under optimeringen for at fjerne duplikeret kode.
"Takket være vores algoritme har vi fuldstændig omskrevet genomet til en ny sekvens af DNA-bogstaver, som ikke længere ligner den oprindelige," siger Bit Kristen, medforfatter på undersøgelsen. "Den biologiske funktion på protein-syntese niveau forblev uændret."
For at teste, om den opnåede kæde ville fungere korrekt i en levende celle, dyrkede forskerne en stamme af bakterier, som havde både det naturlige genom af Caulobacter og segmenter af det kunstige genom i deres DNA. Forskerne slukkede for enkelte naturlige gener og testede, om deres kunstige analoger kunne udføre den samme biologiske rolle. Resultatet var temmelig imponerende: cirka 580 ud af 680 kunstige gener viste sig at være funktionelle.
"Med den viden vi har opnået, kan vi forbedre vores algoritme og udvikle en ny version af genom 3.0," siger Kristen. "Vi mener, at vi i den nærmeste fremtid vil skabe levende bakterieceller med et helt syntetisk genom."
I den første fase vil sådanne undersøgelser hjælpe genetikere med at bekræfte nøjagtigheden af deres viden om DNA og de enkelte geners rolle i det, da enhver fejl i syntesen af kæden kan føre til, at en organisme med det nye genom dør eller er defekt. I fremtiden vil de føre til skabelsen af syntetiske mikroorganismer, der vil blive udviklet til forudbestemte opgaver. Kunstige vira vil kunne bekæmpe deres naturlige slægtninge, og specielle bakterier vil producere vitaminer eller medicin.
Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet PNAS.
Kilde: 3dnews.ru
