Ученые из ETH Zurich создали первый полностью компьютеризированный геном живого организма. Совершенно новый геном, названный Caulobacter ethensis-2.0, был построен путем очистки и упрощения естественного кода бактерии под названием Caulobacter crescentus. Пока он существует как одна большая молекула ДНК, а не сам живой организм, но команда говорит, что это огромный шаг к созданию полностью синтетической жизни и лекарственных молекул ДНК.

Более десяти лет назад команда во главе с генетиком Крейгом Вентером создала первую "синтетическую" бактерию, которая была в основном цифровой копией генома микоплазмы mycoides. Затем он был имплантирован в клетки-реципиенты и оказался жизнеспособной версией реального существа, даже способной к самовоспроизводству.

Новое исследование дорабатывает эту предыдущую работу и делает еще один шаг к полностью синтетической жизни. Если ранее создание было "цифровым римейком" реального организма, то в новом исследовании команда взяла то, что работает с оригиналом и настроила его на более эффективную работу.

Исследователи начали с генома C. crescentus, который содержит 4000 генов. Как и в большинстве организмов, многие из этих генов являются "мусорной ДНК", и ученые ранее обнаружили, что только около 680 из них необходимы для жизни. Этого "минимального генома" оказалось достаточно, чтобы поддерживать жизнь бактерий в лаборатории.

Этот минимальный геном C. crescentus команда затем сократила еще больше, обрезав встроенные избыточности. Во многих случаях аминокислоты могут быть собраны в несколько различных комбинаций для достижения одного и того же эффекта, поэтому команда разработала алгоритм для определения идеальной последовательности ДНК. В конце концов, исследователи заменили более одной шестой из 800 000 букв ДНК в минимальном геноме.

"Благодаря нашему алгоритму мы полностью переписали наш геном в новую последовательность букв ДНК, которая больше не напоминает исходную последовательность", - говорит Бит Кристен, соавтор исследования. "Однако биологическая функция на уровне белка остается прежней."

Чтобы проверить, будут ли эти изменения по-прежнему функционировать должным образом, исследователи затем спроектировали бактерии, которые имели как естественный геном Caulobacter, так и сегменты искусственного. Они отключили некоторые из естественных генов и проверили, не вмешались ли искусственные, чтобы сделать ту же работу. И их успешность была довольно хорошей, около 580 из 680 искусственных генов оказались функциональными.

"С полученными нами знаниями мы сможем улучшить наш алгоритм и разработать полностью функциональную версию генома 3.0", - говорит Кристен. "Мы считаем, что с таким геномом скоро можно будет производить функциональные бактериальные клетки."

В конце концов, такая работа может привести к синтетическим микроорганизмам, которые могут быть созданы для очень конкретных целей. Можно синтезировать вакцины ДНК, а также организмы, вырабатывающие витамины и лекарства, пишет NewAtlas.

Ученые из ETH Zurich создали первый полностью компьютеризированный геном живого организма. Совершенно новый геном, названный Caulobacter ethensis-2.0, был построен путем очистки и упрощения естественного кода бактерии под названием Caulobacter crescentus. Пока он существует как одна большая молекула ДНК, а не сам живой организм, но команда говорит, что это огромный шаг к созданию полностью синтетической жизни и лекарственных молекул ДНК.

Более десяти лет назад команда во главе с генетиком Крейгом Вентером создала первую "синтетическую" бактерию, которая была в основном цифровой копией генома микоплазмы mycoides. Затем он был имплантирован в клетки-реципиенты и оказался жизнеспособной версией реального существа, даже способной к самовоспроизводству.

Новое исследование дорабатывает эту предыдущую работу и делает еще один шаг к полностью синтетической жизни. Если ранее создание было "цифровым римейком" реального организма, то в новом исследовании команда взяла то, что работает с оригиналом и настроила его на более эффективную работу.

Исследователи начали с генома C. crescentus, который содержит 4000 генов. Как и в большинстве организмов, многие из этих генов являются "мусорной ДНК", и ученые ранее обнаружили, что только около 680 из них необходимы для жизни. Этого "минимального генома" оказалось достаточно, чтобы поддерживать жизнь бактерий в лаборатории.

Этот минимальный геном C. crescentus команда затем сократила еще больше, обрезав встроенные избыточности. Во многих случаях аминокислоты могут быть собраны в несколько различных комбинаций для достижения одного и того же эффекта, поэтому команда разработала алгоритм для определения идеальной последовательности ДНК. В конце концов, исследователи заменили более одной шестой из 800 000 букв ДНК в минимальном геноме.

"Благодаря нашему алгоритму мы полностью переписали наш геном в новую последовательность букв ДНК, которая больше не напоминает исходную последовательность", - говорит Бит Кристен, соавтор исследования. "Однако биологическая функция на уровне белка остается прежней."

Чтобы проверить, будут ли эти изменения по-прежнему функционировать должным образом, исследователи затем спроектировали бактерии, которые имели как естественный геном Caulobacter, так и сегменты искусственного. Они отключили некоторые из естественных генов и проверили, не вмешались ли искусственные, чтобы сделать ту же работу. И их успешность была довольно хорошей, около 580 из 680 искусственных генов оказались функциональными.

"С полученными нами знаниями мы сможем улучшить наш алгоритм и разработать полностью функциональную версию генома 3.0", - говорит Кристен. "Мы считаем, что с таким геномом скоро можно будет производить функциональные бактериальные клетки."

В конце концов, такая работа может привести к синтетическим микроорганизмам, которые могут быть созданы для очень конкретных целей. Можно синтезировать вакцины ДНК, а также организмы, вырабатывающие витамины и лекарства, пишет NewAtlas.

Подробнее читайте на kapital-rus.ru ...