Sve DNA sekvence životnih oblika koje su istražili znanstvenici pohranjene su u bazi podataka koju vodi Nacionalni centar za biotehnološke informacije u SAD-u. I 1. travnja, u toj bazi podataka, pojavila se nova stavka: „Caulobacter ethensis-2.0“. To je prvi na svijetu potpuno računalno modelirani i zatim sintetizirani sintetički genom živog organizma, razvijen od strane znanstvenika s ETH Zurich (Švicarskog federalnog instituta za tehnologiju u Zürichu). Međutim, treba naglasiti da, iako je genom C. ethensis-2.0 uspješno dobiven u obliku velike molekule DNA, odgovarajući živi organizam još uvijek ne postoji.
Istraživački rad proveli su Bit Kristen, profesor eksperimentalne sustavne biologije, i njegov brat Mattias Kristen — kemičar. Novi genom, nazvan Caulobacter ethensis-2.0, stvoren je čišćenjem i optimizacijom prirodnog koda bakterije Caulobacter crescentus — bezopasne bakterije koja živi u slatkoj vodi diljem svijeta.
Prije više od deset godina tim pod vodstvom genetičara Craiga Ventera stvorio je prvu „sintetičku“ bakteriju. Tijekom svog rada znanstvenici su sintetizirali kopiju genoma Mycoplasma mycoides, a zatim je implantirana u nosač, koji je nakon toga postao potpuno održiv i zadržao sposobnost samoobnavljanja.
Nova studija nastavlja rad Craiga. Ako su ranije znanstvenici stvorili digitalni model DNA stvarnog organizma i na njegovoj osnovi sintetizirali molekulu, novi projekt ide dalje, koristeći izvorni kod DNA. Znanstvenici su ga značajno preradili prije nego što su sintetizirali i testirali funkcionalnost.
Istraživači su počeli s izvornim genomom C. crescentus, koji sadrži 4000 gena. Kao i kod svih živih organizama, veći dio tih gena ne nosi nikakvu informaciju i predstavlja „junk DNA“. Nakon provedene analize, znanstvenici su došli do zaključka da je samo oko 680 od njih potrebnim za održavanje života bakterije u laboratoriju.
Nakon uklanjanja "smešnih DNK" i dobijanja minimalnog genoma C. crescentus, tim je nastavio s radom. Za DNK živih organizama karakteristična je prisutnost ugrađene redundancije, koja se ogleda u tome da se sinteza istog proteina kodira različitim genima na više mesta u lancu. Istraživači su zamenili više od 1/6 od 800 000 slova DNK tokom optimizacije za uklanjanje duplog koda.
"Zahvaljujući našem algoritmu, potpuno smo prepisali genom u novu sekvencu slova DNK koja više ne liči na original", kaže Bit Kristen, koautora istraživanja. "Biološka funkcija na nivou sinteze proteina ostala je nepromenjena".
Kako bi proverili da li će dobijeni lanac pravilno funkcionisati u živjoj ćeliji, istraživači su uzgojili soj bakterija koji u svojoj DNK imaju kako prirodni genom Caulobacter, tako i segmente veštačkog genoma. Naučnici su isključili određene prirodne gene i proverili sposobnost njihovih veštačkih analoga da obavljaju istu biološku ulogu. Rezultat je bio prilično impresivan: oko 580 od 680 veštačkih gena su se pokazali funkcionalnim.
"Zahvaljujući stečenim saznanjima moći ćemo poboljšati naš algoritam i razviti novu verziju genoma 3.0", kaže Kristen. "Verujemo da ćemo u bliskoj budućnosti stvoriti žive bakterijske ćelije sa potpuno sintetičkim genomom."
U prvoj fazi takva istraživanja pomoći će genetičarima da provere tačnost svojih saznanja o DNK i ulozi pojedinih gena u njemu, jer svaka greška u sintezi lanca dovodi do toga da organizam s novim genomom umre ili bude neadekvatan. U budućnosti će dovesti do stvaranja sintetičkih mikroorganizama koji će se stvoriti za unapred određene zadatke. Veštački virusi će se boriti protiv svojih prirodnih srodnika, dok će specijalne bakterije proizvoditi vitamine ili lekove.
Istraživanje je objavljeno u časopisu PNAS.
Izvor: 3dnews.ru
