Toutes les séquences d'ADN des formes de vie étudiées sont conservées dans une base de données appartenant au Centre national d'information biotechnologique aux États-Unis. Le 1er avril, une nouvelle entrée a été ajoutée à la base de données : « Caulobacter ethensis-2.0 ». C'est le premier génome synthétique d'un organisme vivant entièrement modélisé par ordinateur et ensuite synthétisé, développé par des chercheurs de l'ETH Zurich (École polytechnique fédérale de Zurich). Cependant, il est important de souligner que bien que le génome C. ethensis-2.0 ait été obtenu sous forme d'une grande molécule d'ADN, l'organisme vivant correspondant n'existe pas encore.
Le travail de recherche a été mené par Bit Christen, professeur de biologie systémique expérimentale, et son frère Matthias Christen, chimiste. Le nouveau génome, nommé Caulobacter ethensis-2.0, a été créé en purifiant et en optimisant le code naturel de la bactérie Caulobacter crescentus, une bactérie inoffensive qui vit dans l'eau douce à travers le monde.
Il y a plus de dix ans, une équipe dirigée par le généticien Craig Venter a créé la première bactérie « synthétique ». Au cours de ses travaux, les chercheurs ont synthétisé une copie du génome de Mycoplasma mycoides, qui a ensuite été implantée dans une cellule hôte, cette dernière devenant alors complètement viable tout en conservant sa capacité à se reproduire.
La nouvelle étude poursuit le travail de Kreiger. Alors que auparavant les scientifiques avaient créé un modèle numérique d'ADN d'un organisme réel et synthétisé une molécule à partir de celui-ci, le nouveau projet va plus loin en utilisant le code d'ADN original. Les chercheurs l'ont considérablement retravaillé avant de le synthétiser et de tester sa fonctionnalité.
Les chercheurs ont commencé avec le génome original de C. crescentus, qui contient 4000 gènes. Comme chez tous les organismes vivants, la plupart de ces gènes ne contiennent aucune information et sont considérés comme de l'« ADN poubelle ». Après analyse, les scientifiques ont conclu que seulement environ 680 d'entre eux sont nécessaires pour maintenir la vie de la bactérie en laboratoire.
Après avoir supprimé l'« ADN poubelle » et obtenu le génome minimal de C. crescentus, l'équipe a poursuivi ses travaux. Pour l'ADN des organismes vivants, il est caractéristique d'avoir une redondance intégrée, ce qui signifie que la synthèse d'une même protéine est codée par différents gènes à plusieurs endroits de la chaîne. Les chercheurs ont remplacé plus d'1/6 des 800 000 lettres de l'ADN lors de l'optimisation en supprimant le code redondant.
« Grâce à notre algorithme, nous avons complètement réécrit le génome dans une nouvelle séquence de lettres d'ADN, qui ne ressemble plus à l'original », déclare Bit Kristen, co-auteur de l'étude. « La fonction biologique au niveau de la synthèse des protéines est restée inchangée. »
Pour vérifier si la chaîne obtenue fonctionnerait correctement dans une cellule vivante, les chercheurs ont cultivé une souche de bactéries qui avait dans son ADN à la fois le génome naturel de Caulobacter et des segments du génome artificiel. Les scientifiques ont désactivé certains gènes naturels et ont vérifié si leurs analogues artificiels pouvaient remplir le même rôle biologique. Le résultat a été assez impressionnant : environ 580 des 680 gènes artificiels se sont révélés fonctionner.
« Grâce aux connaissances acquises, nous pourrons améliorer notre algorithme et développer une nouvelle version du génome 3.0 », déclare Kristen. « Nous pensons qu'à l'avenir, nous créerons des cellules bactériennes vivantes avec un génome complètement synthétique. »
Dans un premier temps, ces recherches aideront les généticiens à vérifier la validité de leurs connaissances sur la compréhension de l'ADN et le rôle des gènes individuels, car toute erreur dans la synthèse de la chaîne entraînera la mort ou l'incomplétude de l'organisme avec le nouveau génome. À l'avenir, elles donneront naissance à des micro-organismes synthétiques, qui seront créés pour des tâches prédéfinies. Des virus artificiels pourraient lutter contre leurs homologues naturels, tandis que des bactéries spécifiques produiraient des vitamines ou des médicaments.
La recherche a été publiée dans la revue PNAS.
Source : 3dnews.ru
