A tudósok által vizsgált összes életformák DNS-szekvenciáját az Egyesült Államok Nemzeti Biotechnológiai Információs Központja tulajdonában lévő adatbázisban tárolják. Április 1-jén pedig egy új bejegyzés jelent meg az adatbázisban: „Caulobacter ethensis-2.0”. Ez a világ első teljesen számítógéppel modellezett, majd szintetizált élő szervezet szintetikus genomja, amelyet az ETH Zürich (ETH Zurich) tudósai fejlesztettek ki. Hangsúlyozni kell azonban, hogy bár a C. ethensis-2.0 genomját sikeresen megszerezték egy nagy DNS-molekula formájában, ennek megfelelő élő szervezet még nem létezik.
A kutatómunkát Beat Christen kísérleti rendszerbiológia professzor és testvére, Matthias Christen vegyész végezte. Az új, Caulobacter ethensis-2.0 nevű genomot a Caulobacter crescentus baktérium természetes kódjának megtisztításával és optimalizálásával hozták létre, amely egy ártalmatlan baktérium, amely édesvízben él szerte a világon.
Több mint egy évtizeddel ezelőtt egy Craig Venter genetikus vezette csapat megalkotta az első „szintetikus” baktériumot. Munkájuk során a tudósok szintetizálták a Mycoplasma mycoides genom másolatát, majd beültették egy hordozósejtbe, amelyről kiderült, hogy teljesen életképes, és megőrizte önmagát szaporodó képességét.
Az új tanulmány Kreiger munkáját folytatja. Ha korábban a tudósok létrehozták egy valódi szervezet DNS-ének digitális modelljét, és ennek alapján szintetizáltak egy molekulát, az új projekt tovább megy, az eredeti DNS-kódot felhasználva. A tudósok alaposan átdolgozták, mielőtt szintetizálták és tesztelték a működését.
A kutatók az eredeti C. crescentus genommal kezdték, amely 4000 gént tartalmaz. Mint minden élő szervezet esetében, ezeknek a géneknek a többsége nem hordoz semmilyen információt, és „szemét DNS”. Az elemzés után a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy csak körülbelül 680-ra van szükségük a baktériumok laboratóriumi életének fenntartásához.
Az ócska DNS eltávolítása és a C. crescentus minimális genomjának megszerzése után a csapat folytatta a munkát. Az élő szervezetek DNS-ét a beépített redundancia jelenléte jellemzi, amely abban áll, hogy ugyanazon fehérje szintézisét a lánc több szakaszában különböző gének kódolják. A kutatók a 1 6 DNS-betű több mint 800/000-át kicserélték egy optimalizálás során, hogy eltávolítsák a duplikált kódot.
"Algoritmusunknak köszönhetően teljesen átírtuk a genomot egy új DNS-betűsorozatba, amely már nem hasonlít az eredetihez" - mondja Beat Christen, a tanulmány társszerzője. "Ugyanakkor a biológiai funkció a fehérjeszintézis szintjén változatlan maradt."
Annak tesztelésére, hogy a létrejövő lánc megfelelően működik-e egy élő sejtben, a kutatók olyan baktériumtörzset növesztettek, amelynek DNS-ében a természetes Caulobacter genom és a mesterséges genom szegmensei egyaránt megtalálhatók. A tudósok kikapcsolták az egyes természetes géneket, és tesztelték, hogy mesterséges társaik képesek-e ugyanazt a biológiai szerepet betölteni. Az eredmény egészen lenyűgöző volt: 580 mesterséges génből körülbelül 680 működőképesnek bizonyult.
„A megszerzett tudás birtokában képesek leszünk fejleszteni az algoritmusunkat, és kifejleszteni a genom 3.0 új verzióját” – mondja Kristen. "Úgy gondoljuk, hogy a közeljövőben élő baktériumsejteket fogunk létrehozni teljesen szintetikus genommal."
Az első szakaszban az ilyen vizsgálatok segítenek a genetikusoknak ellenőrizni tudásuk pontosságát a DNS megértése és az egyes gének szerepe terén, mivel a lánc szintézisének bármilyen hibája ahhoz a tényhez vezet, hogy a szervezet az új genom elpusztul vagy hibás lesz. A jövőben szintetikus mikroorganizmusok megjelenéséhez vezetnek, amelyeket előre meghatározott feladatokhoz hoznak létre. A mesterséges vírusok képesek lesznek felvenni a harcot természetes rokonaikkal, a speciális baktériumok pedig vitaminokat vagy gyógyszereket termelnek.
A tanulmány a PNAS folyóiratban jelent meg.
Forrás: 3dnews.ru