Lahat ng DNA sequence ng mga anyo ng buhay na pinag-aralan ng mga siyentipiko ay naka-imbak sa isang database na pag-aari ng National Center for Biotechnology Information sa United States. At noong Abril 1, isang bagong entry ang lumitaw sa database: "Caulobacter ethensis-2.0." Ito ang kauna-unahang ganap na computer-modeled at pagkatapos ay na-synthesize ang synthetic genome ng isang buhay na organismo, na binuo ng mga siyentipiko mula sa ETH Zurich (ETH Zurich). Gayunpaman, dapat itong bigyang-diin na kahit na ang genome ng C. ethensis-2.0 ay matagumpay na nakuha sa anyo ng isang malaking molekula ng DNA, ang isang kaukulang buhay na organismo ay hindi pa umiiral.
Ang gawaing pananaliksik ay isinagawa ni Beat Christen, isang propesor ng experimental systems biology, at ang kanyang kapatid na si Matthias Christen, isang chemist. Ang bagong genome, na tinatawag na Caulobacter ethensis-2.0, ay nilikha sa pamamagitan ng paglilinis at pag-optimize ng natural na code ng bacterium na Caulobacter crescentus, isang hindi nakakapinsalang bacterium na nabubuhay sa sariwang tubig sa buong mundo.
Mahigit isang dekada na ang nakalipas, isang pangkat na pinamumunuan ng geneticist na si Craig Venter ang lumikha ng unang "synthetic" bacterium. Sa kurso ng kanilang trabaho, ang mga siyentipiko ay nag-synthesize ng isang kopya ng Mycoplasma mycoides genome, pagkatapos ito ay itinanim sa isang carrier cell, na pagkatapos ay naging ganap na mabubuhay at pinanatili ang kakayahang magparami mismo.
Ang bagong pag-aaral ay nagpapatuloy sa gawain ni Kreiger. Kung ang mga dating siyentipiko ay lumikha ng isang digital na modelo ng DNA ng isang tunay na organismo at nag-synthesize ng isang molekula batay dito, ang bagong proyekto ay nagpapatuloy, gamit ang orihinal na DNA code. Malawakang inayos ito ng mga siyentipiko bago ito i-synthesize at subukan ang functionality nito.
Nagsimula ang mga mananaliksik sa orihinal na C. crescentus genome, na naglalaman ng 4000 genes. Tulad ng anumang buhay na organismo, karamihan sa mga gene na ito ay walang anumang impormasyon at ito ay "junk DNA". Matapos ang pagsusuri, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na halos 680 lamang sa kanila ang kinakailangan upang mapanatili ang buhay ng bakterya sa laboratoryo.
Matapos alisin ang junk DNA at makakuha ng kaunting genome ng C. crescentus, ipinagpatuloy ng team ang kanilang trabaho. Ang DNA ng mga nabubuhay na organismo ay nailalarawan sa pagkakaroon ng built-in na kalabisan, na binubuo sa katotohanan na ang synthesis ng parehong protina ay naka-encode ng iba't ibang mga gene sa ilang mga seksyon ng chain. Pinalitan ng mga mananaliksik ang higit sa 1/6 ng 800 mga titik ng DNA sa isang pag-optimize upang alisin ang duplicate na code.
"Salamat sa aming algorithm, ganap naming isinulat muli ang genome sa isang bagong pagkakasunud-sunod ng mga titik ng DNA na hindi na katulad ng orihinal," sabi ni Beat Christen, co-lead author ng pag-aaral. "Kasabay nito, ang biological function sa antas ng synthesis ng protina ay nanatiling hindi nagbabago."
Upang subukan kung ang resultang chain ay gagana nang maayos sa isang buhay na cell, ang mga mananaliksik ay lumaki ng isang strain ng bacteria na parehong may natural na Caulobacter genome at mga segment ng artipisyal na genome sa DNA nito. Pinatay ng mga siyentipiko ang mga indibidwal na natural na gene at sinubukan ang kakayahan ng kanilang mga artipisyal na katapat na gampanan ang parehong biological na papel. Ang resulta ay lubos na kahanga-hanga: humigit-kumulang 580 sa 680 artipisyal na mga gene ang naging functional.
"Sa kaalamang natamo, mapapabuti namin ang aming algorithm at bumuo ng bagong bersyon ng genome 3.0," sabi ni Kristen. "Naniniwala kami na sa malapit na hinaharap ay lilikha kami ng mga buhay na bacterial cell na may ganap na sintetikong genome."
Sa unang yugto, ang mga naturang pag-aaral ay makakatulong sa mga geneticist na suriin ang katumpakan ng kanilang kaalaman sa larangan ng pag-unawa sa DNA at ang papel ng mga indibidwal na gene sa loob nito, dahil ang anumang pagkakamali sa synthesis ng chain ay hahantong sa katotohanan na ang organismo na may ang bagong genome ay mamamatay o may depekto. Sa hinaharap, hahantong sila sa paglitaw ng mga sintetikong mikroorganismo na malilikha para sa mga paunang natukoy na gawain. Ang mga artipisyal na virus ay magagawang labanan ang kanilang mga likas na kamag-anak, at ang mga espesyal na bakterya ay gagawa ng mga bitamina o gamot.
Ang pag-aaral ay nai-publish sa journal PNAS.
Pinagmulan: 3dnews.ru