Allar DNA raðir lífsforma sem vísindamenn rannsaka eru geymdar í gagnagrunni í eigu National Center for Biotechnology Information í Bandaríkjunum. Og 1. apríl birtist ný færsla í gagnagrunninum: "Caulobacter ethensis-2.0." Þetta er fyrsta fullkomlega tölvugerða og síðan tilbúna tilbúna erfðamengi lifandi lífveru, þróað af vísindamönnum frá ETH Zurich (ETH Zurich). Hins vegar skal áréttað að þó að vel hafi tekist að fá erfðamengi C. ethensis-2.0 í formi stórrar DNA sameindar, er samsvarandi lífvera ekki enn til.
Rannsóknarvinnan var unnin af Beat Christen, prófessor í tilraunakerfalíffræði, og bróðir hans Matthias Christen, efnafræðingur. Nýja erfðamengið, sem kallast Caulobacter ethensis-2.0, var búið til með því að hreinsa og fínstilla náttúrulega kóða bakteríunnar Caulobacter crescentus, skaðlausri bakteríu sem lifir í fersku vatni um allan heim.
Fyrir meira en áratug síðan bjó teymi undir forystu erfðafræðingsins Craig Venter fyrstu „tilbúnu“ bakteríuna. Við vinnu sína mynduðu vísindamenn eintak af erfðamengi Mycoplasma mycoides, síðan var það grædd í burðarfrumu sem síðan reyndist fullkomlega lífvænleg og hélt getu til að fjölga sér.
Nýja rannsóknin heldur áfram starfi Kreigers. Ef vísindamenn áður bjuggu til stafrænt líkan af DNA raunverulegrar lífveru og mynduðu sameind út frá því, gengur nýja verkefnið lengra með því að nota upprunalega DNA kóðann. Vísindamenn endurgerðu það mikið áður en þeir mynduðu það og prófuðu virkni þess.
Rannsakendur byrjuðu á upprunalegu erfðamengi C. crescentus, sem inniheldur 4000 gen. Eins og með allar lifandi lífverur, bera flest þessara gena engar upplýsingar og eru „rusl DNA“. Eftir greininguna komust vísindamenn að þeirri niðurstöðu að aðeins um 680 þeirra séu nauðsynlegar til að viðhalda lífi baktería á rannsóknarstofunni.
Eftir að hafa fjarlægt rusl-DNA og fengið lágmarks erfðamengi C. crescentus hélt teymið áfram vinnu sinni. DNA lífvera einkennist af tilvist innbyggðrar offramboðs, sem felst í því að myndun sama prótíns er kóðað af mismunandi genum í nokkrum hlutum keðjunnar. Rannsakendur skiptu út meira en 1/6 af 800 DNA stöfum í hagræðingu til að fjarlægja tvítekinn kóða.
„Þökk sé reikniritinu okkar höfum við endurskrifað erfðamengið algjörlega í nýja röð DNA-stöfa sem er ekki lengur svipuð upprunalegu,“ segir Beat Christen, aðalhöfundur rannsóknarinnar. "Á sama tíma hélst líffræðileg virkni á stigi próteinmyndunar óbreytt."
Til að kanna hvort keðjan sem myndaðist myndi virka rétt í lifandi frumu, ræktuðu vísindamennirnir bakteríastofn sem hafði bæði náttúrulegt Caulobacter erfðamengi og hluta gervierfðamengisins í DNA sínu. Vísindamenn slökktu á einstökum náttúrulegum genum og prófuðu getu gervi hliðstæða þeirra til að gegna sama líffræðilega hlutverki. Niðurstaðan var nokkuð áhrifamikil: um 580 af 680 gervi genum reyndust virka.
„Með þeirri þekkingu sem aflað er munum við geta bætt reiknirit okkar og þróað nýja útgáfu af erfðamengi 3.0,“ segir Kristen. „Við trúum því að í náinni framtíð munum við búa til lifandi bakteríufrumur með algjörlega tilbúið erfðamengi.
Á fyrsta stigi munu slíkar rannsóknir hjálpa erfðafræðingum að athuga nákvæmni þekkingar sinnar á sviði skilnings á DNA og hlutverki einstakra gena í því, þar sem allar villur í myndun keðjunnar munu leiða til þess að lífveran með nýtt erfðamengi mun deyja eða vera gallað. Í framtíðinni munu þeir leiða til þess að tilbúnar örverur verða til sem verða búnar til fyrir fyrirfram ákveðin verkefni. Gervivírusar munu geta barist við náttúrulega ættingja sína og sérstakar bakteríur munu framleiða vítamín eða lyf.
Rannsóknin var birt í tímaritinu PNAS.
Heimild: 3dnews.ru