科学者によって研究された生命体のすべての DNA 配列は、米国国立バイオテクノロジー情報センターが所有するデータベースに保管されています。 そして 1 月 2.0 日、「Caulobacter ethensis-2.0」という新しいエントリがデータベースに登場しました。 これは、チューリッヒ工科大学 (ETH Zurich) の科学者によって開発された、世界初の完全にコンピューターでモデル化され、その後合成された生体の合成ゲノムです。 ただし、C. ethensis-XNUMX のゲノムは大きな DNA 分子の形で取得することに成功しましたが、対応する生物はまだ存在していないことを強調しておく必要があります。
この研究作業は、実験システム生物学の教授であるビート・クリステンと彼の兄弟である化学者のマティアス・クリステンによって行われました。 Caulobacter ethensis-2.0と呼ばれる新しいゲノムは、世界中の淡水に生息する無害な細菌であるCaulobacter crescentusの自然コードをクリーニングして最適化することによって作成されました。
XNUMX年以上前、遺伝学者クレイグ・ベンター率いるチームが最初の「合成」細菌を作成した。 研究の過程で、科学者たちはマイコプラズマ・ミコイデスのゲノムのコピーを合成し、それをキャリア細胞に移植したところ、キャリア細胞は完全に生存し、自己複製能力を保持していることが判明した。
新しい研究はクレイガーの研究を継続するものである。 これまで科学者が実際の生物の DNA のデジタル モデルを作成し、それに基づいて分子を合成していたとすれば、新しいプロジェクトではさらに進んで、元の DNA コードを使用します。 科学者たちは、それを合成してその機能をテストする前に、広範囲に手を加えました。
研究者らは、4000 個の遺伝子を含む元の C. crescentus ゲノムから開始しました。 他の生物と同様に、これらの遺伝子のほとんどは情報を持たず、「ジャンク DNA」です。 分析の結果、科学者たちは、実験室で細菌の生命を維持するために必要なのはそのうちの約680個だけであるという結論に達しました。
ジャンク DNA を除去し、C. crescentus の最小限のゲノムを取得した後、チームは研究を続けました。 生物の DNA は、組み込まれた冗長性の存在によって特徴付けられます。これは、同じタンパク質の合成が鎖のいくつかの部分にある異なる遺伝子によってコードされているという事実にあります。 研究者らは、重複コードを削除するための最適化において、1万個のDNA文字の6/800以上を置き換えた。
「私たちのアルゴリズムのおかげで、ゲノムを完全に書き換えて、元の配列とはもはや似ていない新しい DNA 文字配列を作成することができました」と、この研究の共同筆頭著者であるビート クリステン氏は述べています。 「同時に、タンパク質合成レベルでの生物学的機能は変化しませんでした。」
得られた鎖が生きた細胞内で適切に機能するかどうかをテストするために、研究者らは、DNA 内に天然のカウロバクター ゲノムと人工ゲノムのセグメントの両方を持つ細菌株を増殖させました。 科学者たちは、個々の天然遺伝子を無効にし、それらの人工遺伝子が同じ生物学的役割を果たす能力をテストしました。 その結果は非常に印象的で、580 個の人工遺伝子のうち約 680 個が機能することが判明しました。
「得られた知識により、アルゴリズムを改善し、新しいバージョンのゲノム 3.0 を開発できるようになります」とクリステンは言います。 「近い将来、完全に合成されたゲノムを備えた生きた細菌細胞が作成されると私たちは信じています。」
第一段階では、このような研究は、遺伝学者が DNA とその中での個々の遺伝子の役割を理解する分野における知識の正確さをチェックするのに役立ちます。なぜなら、鎖の合成に何らかのエラーがあると、その鎖をもつ生物がその役割を果たさないという事実につながるからです。新しいゲノムは死滅するか欠陥が生じます。 将来的には、所定のタスクのために作成される合成微生物の出現につながるでしょう。 人工ウイルスは自然の近縁種と戦うことができ、特殊な細菌はビタミンや薬を生産します。
この研究はジャーナルPNASに掲載されました。
出所： 3dnews.ru