Vsa zaporedja DNK življenjskih oblik, ki jih preučujejo znanstveniki, so shranjena v zbirki podatkov, ki je v lasti Nacionalnega centra za biotehnološke informacije v Združenih državah Amerike. 1. aprila je bil v zbirko podatkov dodan nov vnos: »Caulobacter ethensis-2.0«. To je prvi v celoti računalniško modeliran in nato sintetiziran sintetični genom živega organizma na svetu, ki so ga razvili znanstveniki z ETH Zurich (Švicarski zvezni tehnološki inštitut Zürich). Vendar je treba poudariti, da čeprav je bil genom C. ethensis-2.0 uspešno pridobljen kot velika molekula DNK, ustrezen živ organizem še ne obstaja.
Raziskavo sta izvedla Beat Christen, profesor eksperimentalne sistemske biologije, in njegov brat Matthias Christen, kemik. Novi genom, imenovan Caulobacter ethensis-2.0, je bil ustvarjen s čiščenjem in optimizacijo naravne kode Caulobacter crescentus, neškodljive bakterije, ki jo najdemo v sladki vodi po vsem svetu.
Pred več kot desetimi leti je ekipa pod vodstvom genetika Craiga Venterja ustvarila prvo "sintetično" bakterijo. Znanstveniki so pri svojem delu sintetizirali kopijo genoma Mycoplasma mycoides in jo nato vsadili v gostiteljsko celico, ki se je nato izkazala za popolnoma sposobno preživetja in ohranila sposobnost samorepliciranja.
Nova študija temelji na Kreigerjevem delu. Medtem ko so znanstveniki predhodno ustvarili digitalni model DNK resničnega organizma in na njegovi podlagi sintetizirali molekulo, novi projekt gre še dlje in uporablja originalno kodo DNK. Znanstveniki so jo pred sintetizacijo in testiranjem njene funkcionalnosti znatno predelali.
Raziskovalci so začeli z originalnim genomom C. crescentus, ki vsebuje 4000 genov. Kot pri vsakem živem organizmu večina teh genov ne nosi nobenih informacij in veljajo za "odpadno DNK". Po analizi so znanstveniki ugotovili, da je za preživetje bakterij v laboratoriju potrebnih le približno 680 genov.
Po odstranitvi "odpadne DNK" in pridobitvi minimalnega genoma C. crescentus je ekipa nadaljevala z delom. Za DNK v živih organizmih je značilna vgrajena redundanca, kar pomeni, da sintezo iste beljakovine kodirajo različni geni v več regijah verige DNK. Raziskovalci so med optimizacijo zamenjali več kot šestino od 800.000 črk DNK, da bi odstranili podvojeno kodo.
»Z našim algoritmom smo popolnoma prepisali genom v novo zaporedje DNK, ki ni več podobno originalu,« pravi Beat Christen, soavtorica študije. »Vendar pa je biološka funkcija na ravni sinteze beljakovin ostala nespremenjena.«
Da bi preverili, ali bo nastala veriga pravilno delovala v živi celici, so raziskovalci vzgojili bakterijski sev, ki je vseboval tako naravni genom Caulobacter kot tudi segmente umetnega genoma. Izklopili so posamezne naravne gene in preizkusili sposobnost njihovih umetnih dvojnikov, da opravljajo enako biološko vlogo. Rezultati so bili precej impresivni: približno 580 od 680 umetnih genov je bilo delujočih.
»Z znanjem, ki ga bomo pridobili, bomo lahko izboljšali naš algoritem in razvili novo različico Genoma 3.0,« pravi Kristen. »Verjamemo, da bomo v bližnji prihodnosti lahko ustvarili žive bakterijske celice s popolnoma sintetičnim genomom.«
V začetnih fazah bodo takšne raziskave genetikom pomagale potrditi svoje razumevanje DNK in vloge posameznih genov v njej, saj bo vsaka napaka pri sintezi zaporedja povzročila smrt organizma z novim genomom ali njegov nepopoln razvoj. V prihodnosti bodo te raziskave vodile k razvoju sintetičnih mikroorganizmov, zasnovanih za vnaprej določene namene. Umetni virusi se bodo lahko borili proti svojim naravnim dvojnikom, specializirane bakterije pa bodo proizvajale vitamine ali zdravila.
Študija je bila objavljena v reviji PNAS.
Vir: 3dnews.ru
