Գիտնականների կողմից ուսումնասիրված կյանքի ձևերի ԴՆԹ-ի բոլոր հաջորդականությունները պահվում են տվյալների բազայում, որը պատկանում է ԱՄՆ Կենսատեխնոլոգիայի տեղեկատվության ազգային կենտրոնին: Իսկ ապրիլի 1-ին տվյալների բազայում հայտնվել է նոր գրառում՝ «Caulobacter ethensis-2.0»։ Սա կենդանի օրգանիզմի սինթետիկ գենոմն է, որը մշակվել է ETH Zurich-ի (ETH Zurich) գիտնականների կողմից: Այնուամենայնիվ, պետք է ընդգծել, որ թեև C. ethensis-2.0-ի գենոմը հաջողությամբ ստացվել է ԴՆԹ-ի մեծ մոլեկուլի տեսքով, սակայն համապատասխան կենդանի օրգանիզմ դեռ գոյություն չունի։
Հետազոտական աշխատանքն իրականացրել են փորձարարական համակարգերի կենսաբանության պրոֆեսոր Բիթ Քրիստենը և նրա եղբայրը՝ քիմիկոս Մաթիաս Քրիստենը։ Նոր գենոմը, որը կոչվում է Caulobacter ethensis-2.0, ստեղծվել է մաքրելով և օպտիմալացնելով Caulobacter crescentus մանրէի բնական կոդը՝ անվնաս բակտերիա, որն ապրում է քաղցրահամ ջրերում ամբողջ աշխարհում:
Ավելի քան մեկ տասնամյակ առաջ գենետիկ Քրեյգ Վենտերի գլխավորած խումբը ստեղծեց առաջին «սինթետիկ» բակտերիան: Իրենց աշխատանքի ընթացքում գիտնականները սինթեզեցին Mycoplasma mycoides գենոմի պատճենը, այնուհետև այն տեղադրեցին կրող բջիջի մեջ, որն այնուհետև պարզվեց, որ լիովին կենսունակ է և պահպանում է իրեն վերարտադրելու ունակությունը:
Նոր հետազոտությունը շարունակում է Կրեյգերի աշխատանքը։ Եթե նախկինում գիտնականները ստեղծել են իրական օրգանիզմի ԴՆԹ-ի թվային մոդելը և դրա հիման վրա սինթեզել մոլեկուլ, ապա նոր նախագիծն ավելի հեռուն է գնում՝ օգտագործելով բնօրինակ ԴՆԹ կոդը: Գիտնականները լայնորեն վերամշակել են այն՝ նախքան սինթեզելը և դրա ֆունկցիոնալությունը ստուգելը:
Հետազոտողները սկսել են C. crescentus-ի բնօրինակ գենոմից, որը պարունակում է 4000 գեն: Ինչպես ցանկացած կենդանի օրգանիզմի դեպքում, այս գեների մեծ մասը որևէ տեղեկատվություն չի կրում և հանդիսանում է «անպետք ԴՆԹ»: Վերլուծությունից հետո գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ դրանցից միայն մոտ 680-ն է անհրաժեշտ լաբորատորիայում բակտերիաների կյանքը պահպանելու համար։
Անպետք ԴՆԹ-ն հեռացնելուց և C. crescentus-ի նվազագույն գենոմը ստանալուց հետո թիմը շարունակեց աշխատանքը: Կենդանի օրգանիզմների ԴՆԹ-ն բնութագրվում է ներկառուցված ավելորդության առկայությամբ, որը բաղկացած է նրանից, որ նույն սպիտակուցի սինթեզը կոդավորված է տարբեր գեների կողմից շղթայի մի քանի հատվածներում: Հետազոտողները փոխարինել են 1 ԴՆԹ տառերի ավելի քան 6/800-ը՝ կրկնօրինակ ծածկագիրը հեռացնելու օպտիմալացման միջոցով:
«Մեր ալգորիթմի շնորհիվ մենք ամբողջությամբ վերագրել ենք գենոմը ԴՆԹ-ի տառերի նոր հաջորդականության մեջ, որն այլևս նման չէ բնօրինակին», - ասում է հետազոտության համահեղինակ Բիթ Քրիստենը: «Միևնույն ժամանակ, կենսաբանական գործառույթը սպիտակուցի սինթեզի մակարդակում մնաց անփոփոխ»:
Ստուգելու համար, թե արդյոք ստացված շղթան ճիշտ կաշխատի կենդանի բջջում, հետազոտողները աճեցրել են բակտերիաների մի շտամ, որն իր ԴՆԹ-ում ունի և՛ բնական Caulobacter գենոմը, և՛ արհեստական գենոմի հատվածներ: Գիտնականներն անջատել են առանձին բնական գեները և փորձարկել իրենց արհեստական գործընկերների՝ նույն կենսաբանական դերը կատարելու ունակությունը: Արդյունքը բավականին տպավորիչ էր. 580 արհեստական գեներից մոտ 680-ը պարզվեց, որ ֆունկցիոնալ են։
«Ստացած գիտելիքների շնորհիվ մենք կկարողանանք բարելավել մեր ալգորիթմը և մշակել գենոմ 3.0-ի նոր տարբերակը», - ասում է Քրիստենը: «Մենք հավատում ենք, որ մոտ ապագայում մենք կստեղծենք կենդանի բակտերիաների բջիջներ՝ ամբողջովին սինթետիկ գենոմով»։
Առաջին փուլում նման ուսումնասիրությունները կօգնեն գենետիկներին ստուգել ԴՆԹ-ի ընկալման ոլորտում իրենց գիտելիքների ճշգրտությունը և դրանում առանձին գեների դերը, քանի որ շղթայի սինթեզի ցանկացած սխալ կհանգեցնի նրան, որ օրգանիզմը նոր գենոմը կմեռնի կամ թերի կլինի: Ապագայում դրանք կհանգեցնեն սինթետիկ միկրոօրգանիզմների առաջացմանը, որոնք կստեղծվեն կանխորոշված խնդիրների համար։ Արհեստական վիրուսները կկարողանան պայքարել իրենց բնական հարազատների դեմ, իսկ հատուկ բակտերիաները կարտադրեն վիտամիններ կամ դեղամիջոցներ։
Հետազոտությունը հրապարակվել է PNAS ամսագրում:
Source: 3dnews.ru