Toate secvențele ADN ale formelor de viață investigate de oameni de știință sunt stocate în baza de date aparținând Centrului Național de Informații Biotehnologice din SUA. Iar pe 1 aprilie, în baza de date a apărut un nou înregistrare: „Caulobacter ethensis-2.0”. Acesta este primul genom sintetic complet modelat pe calculator și ulterior sintetizat al unui organism viu, dezvoltat de cercetătorii de la ETH Zurich (Școala Politehnică din Zurich). Cu toate acestea, trebuie subliniat că, deși genomul C. ethensis-2.0 a fost obținut cu succes ca o moleculă mare de ADN, organismul viu corespondent nu există încă.
Lucrarea de cercetare a fost realizată de Bit Kristen, profesor de biologie sistematică experimentală, și fratele său, Matthias Kristen, chimist. Nou genom, numit Caulobacter ethensis-2.0, a fost creat prin curățarea și optimizarea codului natural al bacteriei Caulobacter crescentus – o bacterie inofensivă care trăiește în apă dulce în întreaga lume.
Acum mai bine de zece ani, o echipă condusă de geneticistul Craig Venter a creat prima bacterie „sintetică”. În timpul cercetării, oamenii de știință au sintetizat o copie a genomului Mycoplasma mycoides, care a fost apoi implantată într-o celulă purtătoare, aceasta devenind complet viabilă și păstrând capacitatea de a se reproduce.
Noua cercetare continuă munca lui Kreiger. Dacă anterior, oamenii de știință au creat un model digital al ADN-ului unui organism real și pe baza sa au sintetizat o moleculă, noul proiect avansează, folosind codul original al ADN-ului. Oamenii de știință l-au modificat semnificativ înainte de a-l sintetiza și verifica funcționalitatea.
Cercetătorii au început cu genomul original al C. crescentus, care conține 4000 de gene. Ca și în cazul oricăror organisme vii, cea mai mare parte a acestor gene nu conține nicio informație și este „ADN-ul de gunoi”. După analiza efectuată, oamenii de știință au concluzionat că doar aproximativ 680 dintre ele sunt necesare pentru a sprijini viața bacteriei în laborator.
După eliminarea „DNA-ului de tip gunoi” și obținerea genomului minim C. crescentus, echipa a continuat lucrările. ADN-ul organismelor vii este caracterizat printr-o redundanță încorporată, constând în faptul că sinteza aceleași proteine este codificată de gene diferite în mai multe locuri ale lanțului. Cercetătorii au înlocuit peste 1/6 din cele 800.000 de litere ale ADN-ului în timpul optimizării pentru eliminarea codului duplicat.
„Datorită algoritmului nostru, am rescris complet genomul într-o nouă secvență de litere ADN, care nu mai seamănă cu cea originală”, spune Bit Kristen, coautor al studiului. „În același timp, funcția biologică la nivelul sintezei proteice a rămas neschimbată.”
Pentru a verifica dacă lanțul obținut funcționează corect într-o celulă vie, cercetătorii au crescut o tulpină de bacterii care aveau în ADN-ul lor atât genomul natural Caulobacter, cât și segmente ale genomului artificial. Oamenii de știință au dezactivat genele naturale individuale și au testat capacitatea omologilor lor artificiali de a îndeplini aceeași rol biologic. Rezultatul a fost destul de impresionant: aproximativ 580 din 680 de gene artificiale s-au dovedit a fi funcționale.
„Datorită cunoștințelor obținute, vom putea îmbunătăți algoritmul nostru și dezvolta o nouă versiune a genomului 3.0”, spune Kristen. „Considerăm că în viitorul apropiat vom crea celule bacteriene vii cu un genom complet sintetic.”
În prima etapă, astfel de cercetări vor ajuta geneticii să verifice exactitatea cunoștințelor lor în domeniul înțelegerii ADN-ului și rolul anumitor gene în acesta, deoarece orice eroare în sinteza lanțului va duce la moartea organismului cu un nou genom sau la o formă incompletă. În viitor, acestea vor conduce la apariția microorganismelor sintetice care vor fi create pentru sarcini predeterminate. Virusurile artificiale vor putea lupta împotriva omologilor lor naturali, iar bacteriile speciale vor produce vitamine sau medicamente.
Studiul a fost publicat în revista PNAS.
Sursa: 3dnews.ru
