shadow

Создан первый в мире жизнеспособный полусинтетический организм


shadow

Специалисты из Научно-исследовательского института Скриппса (TSRI) утверждают, что им удалось создать первый жизнеспособный полусинтетический организм с дополнительными азотистыми основаниями, добавленными к его генетическому коду.

Этот одноклеточный организм также способен постоянно копировать синтетическую пару оснований по мере своего деления. Всё это может означать, что в будущем синтетические организмы, возможно, будут способны бесконечно нести дополнительную генетическую информацию в своих последовательностях ДНК.

В рамках исследования специалисты работали с бактерией кишечной палочки (Escherichia coli), именно в её генетический код они добавили два синтетических основания, а затем химически «подправили» её, чтобы та смогла жить и размножаться с дополнительными включениями в ДНК.

Поясним, что каждый живущий на Земле организм формируется согласно ДНК-коду, состоящему из четырёх азотистых оснований (аденина (А), гуанина (Г), тимина (Т) и цитозина (Ц)). Но модифицированная кишечная палочка несёт совершенно новый тип ДНК – с двумя дополнительными основаниями (X и Y), также встроенными в генетический код бактерии.

Ведущий автор исследования профессор Флойд Ромесберг (Floyd Romesberg) из TSRI спроектировал синтетические нуклеотиды (молекулы, которые служат строительными блоками ДНК и РНК), чтобы создать дополнительную пару оснований. И затем специалисты успешно вставили её в генетический код кишечной палочки.

В результате им удалось получить первый в мире полусинтетический организм с генетическим кодом, состоящим из двух естественных пар оснований и дополнительной «чужой» пары оснований. Ромесберг и его коллеги подозревают, что это только начало создания совершенно новой формы жизни.

По мнению специалистов, такие организмы обладают практически неограниченной способностью нести увеличенный объём информации (за счёт новых «букв»). Такие оптимизированные полусинтетические организмы станут подходящей платформой для получения у микроорганизмов признаков и черт, которые нельзя найти нигде в природе.

В своём исследовании специалисты также пишут, что «полусинтетические организмы предоставляют собой устойчивую форму полусинтетической жизни и закладывают основу для стремлений придать жизни новые формы и функции».

Ещё в 2014 году исследовательская группа из TSRI объявила, что им удалось создать синтетическую пару оснований ДНК, собранную при помощи молекул X и Y. Они также тогда предположили, что такие основания можно будет в будущем включить в живой организм.

С тех пор учёные работали над получением модифицированной бактерии E. coli, чтобы не только внедрить синтетическую пару оснований в её ДНК, но и удерживать её там на протяжении всей жизни.

Изначально спроектированные бактерии были достаточно слабыми и болезненными, в ходе экспериментов они и вовсе умирали. Происходило это по той причине, что микроорганизмам дополнительная пара оснований мешала, когда клетка начинала делиться.

В течение следующих нескольких лет команда учёных разработала три метода проектирования новых «версий» бактерий E. coli, которые могли бы бесконечно удерживать свою новую пару оснований. Эти микроорганизмы могли жить нормальной и здоровой жизнью.

Первым шагом на пути биологов стало создание улучшенной версии инструмента, который называется переносчик (транспортёр) нуклеотидов. Он вставляет в нужное место генетического кода синтетическую пару оснований.

«Транспортёр был использован в исследовании 2014 года, но сделал полусинтетический организм очень слабым», — рассказывает один из членов команды Йоркэ Чжан (Yorke Zhang).

Исследователи изменили транспортёр, чтобы тот стал менее токсичным. После этого у бактерий больше не наблюдалось каких-либо неблагоприятных побочных эффектов применения данной методики.

Во-вторых, учёные сделали так, чтобы их «букву» Y было проще копировать. Они заменили первоначальную молекулу Y на ту, которая лучше распознавалась ферментами в бактерии. Последние синтезируют молекулы ДНК во время процесса репликации.

Также биологи использовали революционный инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы спроектировать бактерию кишечной палочки, которая не будет считать молекулы X и Y чужеродными «захватчиками».

И вот теперь учёные сообщают, что модифицированная бактерия кишечной палочки является здоровой и способна неограниченное время хранить увеличенный объём информации при помощи новой синтетической пары оснований. «Мы сделали полусинтетический организм более жизнестойким», — заключает Ромесберг.

По его словам, бояться таких бактерий не нужно. Пока искусственная пара оснований полностью бесполезна. Их работа всего лишь служит доказательством работоспособности концепции, что учёные могут получить новые формы жизни, используя «внеземную» пару оснований, и сохранить их в ДНК.

Исследователи намерены продолжать свои работы в надежде создать бактерии, которые смогут когда-нибудь произвести новый тип белков, не встречающихся в природе. Последние могли бы использоваться в медицине или в материалах будущего.

Исследование было опубликовано в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Добавим, что ранее исследователи провели радикальную перепись генома кишечной палочки, а также разработали инструмент, который позволяет запрограммировать бактерию любому желающему (или почти любому).

Источник

0

Новости партнёров:

shadow
shadow

Добавить комментарий

Войти без регистрации: