Bilim adamlarının incelediği yaşam formlarının tüm DNA dizileri, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi'nin sahip olduğu bir veri tabanında saklanmaktadır. Ve 1 Nisan'da veri tabanında yeni bir giriş ortaya çıktı: "Caulobacter ethensis-2.0." Bu, ETH Zürih'ten (ETH Zürih) bilim adamları tarafından geliştirilen, canlı bir organizmanın dünyanın ilk tamamen bilgisayarla modellenen ve daha sonra sentezlenen sentetik genomudur. Ancak şunu da vurgulamak gerekir ki, C. ethensis-2.0'ın genomu büyük bir DNA molekülü şeklinde başarıyla elde edilmiş olsa da buna karşılık gelen bir canlı organizmanın henüz mevcut olmadığı vurgulanmalıdır.
Araştırma çalışması deneysel sistem biyolojisi profesörü Beat Christen ve kimyager kardeşi Matthias Christen tarafından yürütüldü. Caulobacter ethensis-2.0 adı verilen yeni genom, dünya çapında tatlı suda yaşayan zararsız bir bakteri olan Caulobacter crescentus bakterisinin doğal kodunun saflaştırılması ve optimize edilmesiyle oluşturuldu.
On yıldan fazla bir süre önce genetikçi Craig Venter liderliğindeki bir ekip ilk "sentetik" bakteriyi yarattı. Bilim adamları çalışmaları sırasında Mycoplasma mycoides genomunun bir kopyasını sentezlediler, daha sonra bu bir taşıyıcı hücreye implante edildi, daha sonra tamamen yaşayabilir olduğu ve kendini yeniden üretme yeteneğini koruduğu ortaya çıktı.
Yeni çalışma Kreiger'in çalışmalarına devam ediyor. Daha önce bilim insanları gerçek bir organizmanın DNA'sının dijital modelini oluşturmuş ve buna dayalı bir molekül sentezlemişse, yeni proje orijinal DNA kodunu kullanarak daha da ileri gidiyor. Bilim insanları onu sentezlemeden ve işlevselliğini test etmeden önce kapsamlı bir şekilde yeniden çalıştılar.
Araştırmacılar 4000 gen içeren orijinal C. crescentus genomuyla işe başladılar. Her canlı organizmada olduğu gibi bu genlerin çoğu da herhangi bir bilgi taşımaz ve “çöp DNA”dır. Analizin ardından bilim adamları, laboratuvardaki bakterilerin yaşamını sürdürmek için bunlardan yalnızca yaklaşık 680 tanesinin gerekli olduğu sonucuna vardılar.
Ekip, hurda DNA'yı çıkardıktan ve C. crescentus'un minimal genomunu elde ettikten sonra çalışmalarına devam etti. Canlı organizmaların DNA'sı, aynı proteinin sentezinin zincirin çeşitli bölümlerinde farklı genler tarafından kodlanması gerçeğinden oluşan yerleşik fazlalığın varlığı ile karakterize edilir. Araştırmacılar, yinelenen kodu kaldırmak için yapılan optimizasyonda 1 DNA harfinin 6/800'sından fazlasını değiştirdi.
Araştırmanın eşbaşkan yazarı Beat Christen, "Algoritmamız sayesinde genomu, artık orijinaline benzemeyen yeni bir DNA harfleri dizisi halinde tamamen yeniden yazdık" diyor. "Aynı zamanda protein sentezi seviyesindeki biyolojik fonksiyon değişmeden kaldı."
Ortaya çıkan zincirin canlı bir hücrede düzgün çalışıp çalışmadığını test etmek için araştırmacılar, DNA'sında hem doğal Caulobacter genomuna hem de yapay genomun bölümlerine sahip bir bakteri türü yetiştirdiler. Bilim insanları bireysel doğal genleri kapattı ve yapay muadillerinin aynı biyolojik rolü yerine getirme yeteneğini test etti. Sonuç oldukça etkileyiciydi: 580 yapay genden yaklaşık 680'inin işlevsel olduğu ortaya çıktı.
Kristen, "Kazanılan bilgilerle algoritmamızı iyileştirebileceğiz ve genom 3.0'ın yeni bir versiyonunu geliştirebileceğiz" diyor. "Yakın gelecekte tamamen sentetik genoma sahip canlı bakteri hücreleri yaratacağımıza inanıyoruz."
İlk aşamada, bu tür çalışmalar genetikçilerin DNA'yı anlama alanındaki bilgilerinin doğruluğunu ve bireysel genlerin içindeki rolünü kontrol etmelerine yardımcı olacaktır, çünkü zincirin sentezindeki herhangi bir hata, organizmanın yeni genom ölecek veya kusurlu olacaktır. Gelecekte önceden belirlenmiş görevler için yaratılacak sentetik mikroorganizmaların ortaya çıkmasına yol açacaklar. Yapay virüsler doğal akrabalarıyla savaşabilecek, özel bakteriler ise vitamin veya ilaç üretebilecek.
Çalışma PNAS dergisinde yayınlandı.
Kaynak: 3dnews.ru