Наука и жизнь

Созданы бактерии с синтетическим геномом

Ученые создали бактерии E. Coli с полностью синтетическим геномом

Согласно новой статье, ученые создали вариант бактерий E.coli (кишечная палочка) с полностью синтетическим геномом.

Создание и замена большого целого генома было одной из целей команды из Лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембридже, Великобритания. Они надеялись, что получившиеся бактерии будут использовать уменьшенное количество возможных комбинаций пар ДНК, чтобы произвести 20 аминокислот. В будущем устаревшие в настоящее время последовательности могут использоваться для производства никогда ранее не встречавшихся аминокислот и белков.

Суть статьи заключалась не только в том, чтобы перестроить генетический код бактерий, но и в том, чтобы уменьшить его избыточность, чтобы иметь больше генетического кода для работы по созданию измененных геномов. Генетический код написан четырьмя буквами: A, T, C и G, которые представляют собой молекулы аденина, тимина, цитозина и гуанина. Эти нуклеотиды могут объединяться в 64 трехбуквенных «кодона», большинство из которых соответствуют аминокислоте, строительным блокам белков, которые позволяют жить и функционировать. Все аминокислоты, кроме двух, кодируются несколькими синонимами кодонов. Исследователи хотели посмотреть, смогут ли они переписать геном бактерии E. coli с меньшим количеством кодонов.

Создание генома потребовало его предварительного составления. Исследователи разработали геном, в котором они заменили два кодона, кодирующие аминокислотный серин, синонимами, и сделали то же самое со стоп-кодоном, который сообщает клеточным функциям, когда следует прекратить считывание цепи ДНК при создании белка. Затем исследователи создали свою ДНК, используя различные лабораторные методы, уже используемые в синтетической биологии. Наконец, им пришлось заменить генетический материал бактерии синтетической ДНК. Они не могли просто перенести все это — им пришлось разбивать свой геном на куски, постепенно и медленно пересаживая в живые бактерии, пока они не заменили весь геном кишечной палочки.

Кишечная палочка выжила, хотя росла медленнее и была длиннее обычного. Но новые клетки E.coli основывались только на 61, а не на 64 кодонах.

«Для тех из нас, кто работает в области синтетической геномики, это высшая точка, самая захватывающая вещь. Они синтезировали, создали и показали, что синтетический геном в 4 млн пар оснований может сработать», — сказал директор Центра синтетической биологии при Имперском колледже Лондона Том Эллис. — «Это больше, чем кто-либо делал раньше».

Помимо научно-фантастических предположений, существует несколько потенциальных применений синтетического генома, подобного этому. Существуют очевидные биотехнологические применения — устранение избыточности позволяет исследователям использовать дополнительные кодоны для экспериментов по разработке новых аминокислот, белков и бактерий, которые могут делать новые вещи. «Замена кодонов — это также защита от вирусов, которые могут попытаться захватить клетку», — сказал Эллис. Это быстро развивающаяся область, и это всего лишь одна из нескольких групп, занимающихся подобными изменениями генома.

Методы, которые исследователи использовали, чтобы поменять геном, предоставляют «план для будущего синтеза генома», согласно статье. Теперь исследователи надеются выяснить, насколько сильнее они могли бы упорядочить геном кишечной палочки, а также что они могут сделать с кодонами, которые они высвободили.

Поделиться с миром: