Sve DNK sekvence životnih oblika koje proučavaju znanstvenici pohranjene su u bazi podataka u vlasništvu Nacionalnog centra za biotehnološke informacije u Sjedinjenim Državama. A 1. travnja u bazi podataka pojavio se novi unos: "Caulobacter ethensis-2.0." Ovo je prvi u svijetu potpuno računalno modeliran, a zatim i sintetiziran sintetski genom živog organizma, koji su razvili znanstvenici s ETH Zurich (ETH Zurich). No, treba naglasiti da iako je genom C. ethensis-2.0 uspješno dobiven u obliku velike molekule DNA, odgovarajući živi organizam još ne postoji.
Istraživanje su proveli Beat Christen, profesor eksperimentalne sistemske biologije, i njegov brat Matthias Christen, kemičar. Novi genom, nazvan Caulobacter ethensis-2.0, nastao je čišćenjem i optimiziranjem prirodnog koda bakterije Caulobacter crescentus, bezopasne bakterije koja živi u slatkim vodama diljem svijeta.
Prije više od deset godina, tim predvođen genetičarom Craigom Venterom stvorio je prvu "sintetičku" bakteriju. Tijekom svog rada, znanstvenici su sintetizirali kopiju genoma Mycoplasma mycoides, zatim su je implantirali u stanicu nosač, za koju se tada pokazalo da je potpuno održiva i da je zadržala sposobnost reprodukcije.
Nova studija nastavlja Kreigerov rad. Ako su prethodno znanstvenici izradili digitalni model DNK stvarnog organizma i na temelju njega sintetizirali molekulu, novi projekt ide dalje, koristeći izvorni DNK kod. Znanstvenici su ga opsežno preradili prije nego što su ga sintetizirali i testirali njegovu funkcionalnost.
Istraživači su započeli s izvornim genomom C. crescentus, koji sadrži 4000 gena. Kao i sa svim živim organizmima, većina ovih gena ne nosi nikakvu informaciju i "junk DNA". Nakon analize znanstvenici su došli do zaključka da ih je samo oko 680 potrebno za održavanje života bakterija u laboratoriju.
Nakon uklanjanja neželjene DNK i dobivanja minimalnog genoma C. crescentusa, tim je nastavio s radom. DNK živih organizama karakterizira prisutnost ugrađene redundancije, koja se sastoji u činjenici da je sinteza istog proteina kodirana različitim genima u nekoliko dijelova lanca. Istraživači su zamijenili više od 1/6 od 800 DNK slova u optimizaciji kako bi uklonili dupli kod.
“Zahvaljujući našem algoritmu, u potpunosti smo prepisali genom u novi niz slova DNK koji više nije sličan originalu”, kaže Beat Christen, suvoditelj studije. "U isto vrijeme, biološka funkcija na razini sinteze proteina ostala je nepromijenjena."
Kako bi ispitali hoće li dobiveni lanac ispravno funkcionirati u živoj stanici, istraživači su uzgojili soj bakterija koji je imao i prirodni genom Caulobacter i segmente umjetnog genoma u svojoj DNK. Znanstvenici su isključili pojedinačne prirodne gene i testirali sposobnost njihovih umjetnih pandana da obavljaju istu biološku ulogu. Rezultat je bio prilično impresivan: oko 580 od 680 umjetnih gena pokazalo se funkcionalnim.
"Sa stečenim znanjem moći ćemo poboljšati naš algoritam i razviti novu verziju genoma 3.0", kaže Kristen. “Vjerujemo da ćemo u bliskoj budućnosti stvoriti žive bakterijske stanice s potpuno sintetskim genomom.”
U prvoj fazi, takve će studije pomoći genetičarima da provjere točnost svojih znanja u području razumijevanja DNK i uloge pojedinih gena u njoj, budući da će svaka pogreška u sintezi lanca dovesti do činjenice da organizam s novi genom će umrijeti ili biti defektan. U budućnosti će dovesti do pojave sintetskih mikroorganizama koji će se stvarati za unaprijed određene zadatke. Umjetni virusi moći će se boriti protiv svojih prirodnih srodnika, a posebne bakterije proizvodit će vitamine ili lijekove.
Studija je objavljena u časopisu PNAS.
Izvor: 3dnews.ru