Všetky sekvencie DNA preskúmaných druhov života sú uložené v databáze patriacej Národnému centru biotechnologických informácií v USA. A 1. apríla sa v databáze objavil nový záznam: „Caulobacter ethensis-2.0“. Je to prvý na svete kompletný syntetický genom živého organizmu, ktorý bol počítačovo modelovaný a následne syntetizovaný vedcami z ETH Zurich (Švajčiarskej technickej univerzity v Curychu). Je však potrebné zdôrazniť, že aj keď bol genom C. ethensis-2.0 úspešne získaný vo forme veľkej molekuly DNA, zodpovedajúci živý organizmus zatiaľ neexistuje.
Výskumnú prácu vykonali Bit Kristensen, profesor experimentálnej systémovej biológie, a jeho brat Matthias Kristensen — chemik. Nový genom, nazvaný Caulobacter ethensis-2.0, bol vytvorený čistením a optimalizovaním prirodzeného kódu baktérie Caulobacter crescentus — neškodnej baktérie žijúcej v sladkej vode po celom svete.
Viac ako pred desiatimi rokmi tím vedený genetikom Craigom Venterom vytvoril prvú „syntetickú“ baktériu. Počas svojej práce vedci syntetizovali kópiu genómu Mycoplasma mycoides, ktorá bola následne implantovaná do nosnej bunky, ktorá sa tak stala úplne životaschopnou a zachovala si schopnosť seba rozmnožovania.
Nové výskum pokračuje v práci Craigera. Kým predtým vedci vytvorili digitálny model DNA skutočného organizmu a na jeho základe syntetizovali molekulu, nový projekt postupuje ďalej, pričom využíva pôvodný kód DNA. Vedci ho významne prepracovali, než ho syntetizovali a otestovali jeho funkčnosť.
Vedci začali s pôvodným genomom C. crescentus, ktorý obsahuje 4000 génov. Rovnako ako u všetkých živých organizmov, väčšina týchto génov nenesie žiadne informácie a je to „mýtné DNA“. Po analýze dospeli vedci k záveru, že iba okolo 680 z nich je potrebných na udržanie života baktérie v laboratóriu.
Po odstránení „odpadovej DNA“ a získaní minimálneho genómu C. crescentus tím pokračoval v práci. Pre DNA živých organizmov je charakteristická zabudovaná redundantnosť, ktorá spočíva v tom, že syntézu toho istého proteínu kódujú rôzne gény na viacerých miestach reťazca. Výskumníci nahradili viac ako 1/6 z 800 000 písmen DNA počas optimalizácie zameranej na odstránenie duplicitného kódu.
„Vďaka nášmu algoritmu sme úplne prepisovali genóm do novej sekvencie písmen DNA, ktorá sa už nepodobá pôvodnej,“ hovorí Bit Kristen, spoluvedecký autor štúdie. „Biologická funkcia na úrovni syntézy proteínov však zostala nezmenená.“
Aby výskumníci overili, či bude získaný reťazec fungovať správne v živej bunke, vypestovali kmeň baktérií, ktoré mali vo svojom DNA ako prírodný genóm Caulobacter, tak aj segmenty umelého genómu. Vedci deaktivovali jednotlivé prírodné gény a testovali schopnosť ich umelých analógov plniť tú istú biologickú úlohu. Výsledok bol dosť impozantný: približne 580 zo 680 umelých génov sa ukázalo ako funkčných.
„Vďaka získaným poznatkom budeme schopní vylepšiť náš algoritmus a vyvinúť novú verziu genómu 3.0,“ hovorí Kristen. „Veríme, že v blízkej budúcnosti vytvoríme živé bakteriálne bunky s úplne syntetickým genómom.“
V prvej fáze tieto výskumy pomôžu genetikom overiť pravdivosť svojich poznatkov o DNA a úlohe jednotlivých génov v nej, pretože akákoľvek chyba v syntéze reťazca povedie k tomu, že organizmus s novým genómom zahynie alebo bude nekompletný. V budúcnosti to povedie k vzniku syntetických mikroorganizmov, ktoré budú vytvárané pre vopred stanovené úlohy. Umelé víry budú môcť bojovať proti svojim prirodzeným príbuzným a špeciálne baktérie budú vyrábať vitamíny alebo lieky.
Štúdia bola uverejnená v časopise PNAS.
Zdroj: 3dnews.ru
