Seluruh rangkaian DNA bentuk kehidupan yang dipelajari para ilmuwan disimpan dalam database milik Pusat Informasi Bioteknologi Nasional di Amerika Serikat. Dan pada tanggal 1 April, entri baru muncul di database: βCaulobacter etensis-2.0.β Ini adalah genom sintetik organisme hidup yang sepenuhnya dimodelkan dengan komputer dan kemudian disintesis, dikembangkan oleh para ilmuwan dari ETH Zurich (ETH Zurich). Namun perlu ditekankan bahwa meskipun genom C. etensis-2.0 berhasil diperoleh dalam bentuk molekul DNA besar, namun organisme hidup yang sesuai belum ada.
Pekerjaan penelitian dilakukan oleh Beat Christen, seorang profesor biologi sistem eksperimental, dan saudaranya Matthias Christen, seorang ahli kimia. Genom baru, yang disebut Caulobacter etensis-2.0, diciptakan dengan membersihkan dan mengoptimalkan kode alami bakteri Caulobacter crescentus, bakteri tidak berbahaya yang hidup di air tawar di seluruh dunia.
Lebih dari satu dekade lalu, sebuah tim yang dipimpin oleh ahli genetika Craig Venter menciptakan bakteri βsintetisβ pertama. Selama pekerjaan mereka, para ilmuwan mensintesis salinan genom Mycoplasma mycoides, kemudian ditanamkan ke dalam sel pembawa, yang kemudian menjadi sepenuhnya layak dan mempertahankan kemampuan untuk mereproduksi dirinya sendiri.
Studi baru ini melanjutkan penelitian Kreiger. Jika sebelumnya para ilmuwan menciptakan model digital DNA organisme nyata dan mensintesis molekul berdasarkan model tersebut, proyek baru ini melangkah lebih jauh, menggunakan kode DNA asli. Para ilmuwan mengerjakan ulang secara ekstensif sebelum mensintesisnya dan menguji fungsinya.
Para peneliti memulai dengan genom C. crescentus asli, yang berisi 4000 gen. Seperti halnya organisme hidup lainnya, sebagian besar gen ini tidak membawa informasi apa pun dan merupakan βDNA sampahβ. Setelah analisis, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa hanya sekitar 680 yang diperlukan untuk menjaga kehidupan bakteri di laboratorium.
Setelah membuang DNA sampah dan mendapatkan genom minimal C. crescentus, tim melanjutkan pekerjaan mereka. DNA organisme hidup dicirikan oleh adanya redundansi bawaan, yang terdiri dari fakta bahwa sintesis protein yang sama dikodekan oleh gen yang berbeda di beberapa bagian rantai. Para peneliti mengganti lebih dari 1/6 dari 800 huruf DNA dalam optimasi untuk menghapus kode duplikat.
βBerkat algoritme kami, kami telah sepenuhnya menulis ulang genom menjadi rangkaian huruf DNA baru yang tidak lagi mirip dengan aslinya,β kata Beat Christen, salah satu penulis utama studi tersebut. βPada saat yang sama, fungsi biologis pada tingkat sintesis protein tetap tidak berubah.β
Untuk menguji apakah rantai yang dihasilkan akan bekerja dengan baik dalam sel hidup, para peneliti mengembangkan strain bakteri yang memiliki genom Caulobacter alami dan segmen genom buatan dalam DNA-nya. Para ilmuwan mematikan gen alami individu dan menguji kemampuan gen buatan untuk melakukan peran biologis yang sama. Hasilnya cukup mengesankan: sekitar 580 dari 680 gen buatan ternyata berfungsi.
βDengan pengetahuan yang diperoleh, kami akan dapat meningkatkan algoritma kami dan mengembangkan versi baru dari genom 3.0,β kata Kristen. βKami percaya bahwa dalam waktu dekat kami akan menciptakan sel bakteri hidup dengan genom yang sepenuhnya sintetik.β
Pada tahap pertama, penelitian semacam itu akan membantu para ahli genetika untuk memeriksa keakuratan pengetahuan mereka di bidang pemahaman DNA dan peran gen individu di dalamnya, karena setiap kesalahan dalam sintesis rantai akan mengarah pada fakta bahwa organisme dengan DNA genom baru akan mati atau cacat. Di masa depan, hal tersebut akan menyebabkan munculnya mikroorganisme sintetik yang akan diciptakan untuk tugas-tugas yang telah ditentukan. Virus buatan akan mampu melawan kerabat aslinya, dan bakteri khusus akan menghasilkan vitamin atau obat-obatan.
Studi ini dipublikasikan di jurnal PNAS.
Sumber: 3dnews.ru