Vsa zaporedja DNK življenjskih oblik, ki so jih raziskovali znanstveniki, so shranjena v bazi podatkov, ki je v lasti Nacionalnega centra za biotehnološke informacije v ZDA. In 1. aprila se je v bazi podatkov pojavil nov vnos: "Caulobacter ethensis-2.0." To je prvi popolnoma računalniško modeliran in nato sintetiziran sintetični genom živega organizma na svetu, ki so ga razvili znanstveniki z ETH Zurich (ETH Zurich). Vendar je treba poudariti, da čeprav je bil genom C. ethensis-2.0 uspešno pridobljen v obliki velike molekule DNK, ustrezen živ organizem še ne obstaja.
Raziskovalno delo sta opravila Beat Christen, profesor eksperimentalne sistemske biologije, in njegov brat Matthias Christen, kemik. Novi genom, imenovan Caulobacter ethensis-2.0, je nastal s čiščenjem in optimizacijo naravne kode bakterije Caulobacter crescentus, neškodljive bakterije, ki živi v sladkih vodah po vsem svetu.
Pred več kot desetletjem je ekipa pod vodstvom genetika Craiga Venterja ustvarila prvo "sintetično" bakterijo. Med delom so znanstveniki sintetizirali kopijo genoma Mycoplasma mycoides, nato pa so jo vsadili v nosilno celico, za katero se je nato izkazalo, da je popolnoma sposobna preživetja in je ohranila sposobnost razmnoževanja.
Nova študija nadaljuje Kreigerjevo delo. Če so prej znanstveniki ustvarili digitalni model DNK pravega organizma in na njegovi osnovi sintetizirali molekulo, gre novi projekt dlje z uporabo izvirne kode DNK. Znanstveniki so ga obsežno predelali, preden so ga sintetizirali in testirali njegovo funkcionalnost.
Raziskovalci so začeli z izvirnim genomom C. crescentus, ki vsebuje 4000 genov. Kot pri vseh živih organizmih večina teh genov ne nosi nobenih informacij in so »odpadna DNK«. Po analizi so znanstveniki prišli do zaključka, da jih je le približno 680 potrebnih za vzdrževanje življenja bakterij v laboratoriju.
Po odstranitvi neželene DNK in pridobitvi minimalnega genoma C. crescentus je ekipa nadaljevala svoje delo. Za DNK živih organizmov je značilna prisotnost vgrajene redundance, ki je sestavljena iz dejstva, da je sinteza istega proteina kodirana z različnimi geni v več delih verige. Raziskovalci so zamenjali več kot 1/6 od 800 črk DNK v optimizaciji za odstranitev podvojene kode.
»Zahvaljujoč našemu algoritmu smo popolnoma prepisali genom v novo zaporedje črk DNK, ki ni več podobno izvirniku,« pravi Beat Christen, so-avtor študije. "Hkrati je biološka funkcija na ravni sinteze beljakovin ostala nespremenjena."
Da bi preverili, ali bi nastala veriga pravilno delovala v živi celici, so raziskovalci vzgojili sev bakterij, ki so imele naravni genom Caulobacter in segmente umetnega genoma v svoji DNK. Znanstveniki so izklopili posamezne naravne gene in preizkusili sposobnost njihovih umetnih dvojnikov, da opravljajo enako biološko vlogo. Rezultat je bil precej impresiven: približno 580 od 680 umetnih genov se je izkazalo za funkcionalnih.
»S pridobljenim znanjem bomo lahko izboljšali naš algoritem in razvili novo različico genoma 3.0,« pravi Kristen. "Verjamemo, da bomo v bližnji prihodnosti ustvarili žive bakterijske celice s popolnoma sintetičnim genomom."
Na prvi stopnji bodo takšne študije pomagale genetikom preveriti točnost njihovega znanja na področju razumevanja DNK in vloge posameznih genov v njej, saj bo vsaka napaka v sintezi verige pripeljala do dejstva, da organizem z novi genom bo umrl ali bo okvarjen. V prihodnosti bodo privedli do nastanka sintetičnih mikroorganizmov, ki bodo ustvarjeni za vnaprej določene naloge. Umetni virusi se bodo lahko borili proti svojim naravnim sorodnikom, posebne bakterije pa bodo proizvajale vitamine ali zdravila.
Študija je bila objavljena v reviji PNAS.
Vir: 3dnews.ru