Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Биологи провели радикальную перепись генома кишечной палочки

Термин "лайфхак", который дословно можно перевести как "взлом жизни", обычно относится к полезным советам, умным настройкам или изобретениям, призванным сделать жизнь человека легче. Но недавно команда учёных из Медицинской школы при Гарвардском университете "взломала жизнь" в буквальном смысле. Исследователи сообщили о самой перспективной на сегодняшний день "переписи" генома бактерии: их работа видоизменила 3,8 процента пар оснований в ДНК кишечной палочки Escherichia coli.

биологи провели радикальную перепись генома кишечной палочки

Учёные заменили в общей сложности 7 из 64 кодонов микроорганизма (последовательностей, которые кодируют аминокислоты) на другие. Специалистам удалось уменьшить количество кодонов, синтезировав 55 фрагментов ДНК, каждый из которых имел 50 тысяч пар оснований. Есть, правда, одно существенное "но": генетикам ещё только предстоит собрать все эти кусочки в функционирующую E. coli.

Но, несмотря на "недоделанную работу", команда исследователей из Медицинской школы при Гарвардском университете отмечает, что они сделали важный шаг в создании организмов с новыми свойствами. Например, устойчивых к вирусным инфекциям.

Учёные, занимающиеся синтетической биологией, целью которой является проектирование и создание новых биологических систем, не встречающихся в природе. Существует мнение, что эта работа также пригодится для Human Genome Project ("Проект генома человека"). В этой программе учёные стремятся синтезировать геном человека из доступных компонентов.

Кроме того, перепрограммированный геном кишечной палочки может стать новой рабочей лошадкой для различных лабораторных опытов, считают специалисты.

"Результаты исследования говорят о том, что такая радикальная реструктуризация вполне реализуема", — говорит синтетический биолог из Гарвардского университета Джордж Чёрч (George Church).

"Уменьшение с 64 до 57 кодонов является довольно серьёзным видоизменением того, чтобы было создано природой", — отмечает синтетический биолог из Йельского университета Фаррен Айзекс (Farren Isaacs), который работал совместно с Чёрчем в более ранних исследованиях, однако не принимал участия в новом проекте.

По его мнению, это очень важный шаг вперёд для демонстрации своеобразной податливости генетического кода и того, как полностью новый тип биологический функций или свойств может быть извлечён из организма через геномы, которые были перекодированы.

Отметим, что уменьшение числа кодонов с 64 до 57 позволяет не потерять машинерию, необходимую клетке для выживания. Исследователи предполагали, что это технически достижимо: 64 кодонов достаточно для кодирования всех 20 аминокислот, продуцируемых организмом, но для одних и тех аминокислот некоторые кодоны дублируются, а значит, от них потенциально можно избавиться. Что и показали исследователи США.

Учёные из лаборатории Чёрча и другие команды ранее показывали, что вполне возможно перекодировать отдельные аминокислоты в E. coli таким образом, что бактерия могла "принимать" аминокислоты, которые не встречаются в природе.

Такие "перепрограммированные" организмы отличаются высокой устойчивостью к вирусным инфекциям. Причина устойчивости проста: они больше не содержат генетический механизм общий со всеми естественными организмами, который вирусы используют для того, чтобы выжить, внедрившись в клетку "хозяина".

Они также могут быть "запрограммированы" таким образом, чтобы полностью зависеть от синтетических аминокислот в их рационе питания. Это может быть сделано для того, чтобы развеять страх того, что "переписанные" бактерии могут "вырваться из лаборатории" и начать сеять хаос в мире. Такие микроорганизмы не смогут питаться за пределами лаборатории (по крайней мере, первое время, пока не мутируют и не перестроятся).

Технология перекодировки использует все самые последние наработки в этой области и, вероятно, ещё несколько лет назад об этом нельзя было и подумать. Скорость проектирования и синтеза ДНК (сегодня этим может заняться любой желающий) значительно выросла за последние десятилетия, что позволяет воплотить в жизнь самые амбициозные генно-инженерные проекты.

Так, в марте 2016 года учёные во главе с Крейгом Вентером из Института Крейга Вентера в Калифорнии заявляли, что создали искусственный геном, основанный на геноме бактерии, в котором были удалены все "ненужные" гены. Но геном того организма был на порядок меньше, чем у нынешней E. coli.

В настоящий момент Чёрч и его коллеги пытаются "сшить" сегменты ДНК перекодированной кишечной палочки в один единый геном. Затем они проверят, способен ли такой реконструированный организм к жизни. Чёрч говорит, что пока непонятно, сколько именно времени займёт эта работа: может быть четыре месяца, а может и четыре года.

Что же касается конечных целей проекта, то учёный в итоге хочет получить настоящую "ферму" стволовых клеток животных и человека, устойчивых к вирусам. Такие клетки могут быть использованы для производства вакцины и для пересадок. По его словам, трудно запрограммировать человека быть устойчивым к вирусам, раку или старению, но учёные могут создавать органы и ткани для трансплантации с такими важными свойствами.

"Конечно, это будет большая работа и она требует много сил, но есть вероятность того, что итог будет хорошим", — заключает Айзекс.



Исследование описано в научном издании Science.

В кратком изложении эта новость уже была опубликована на нашем портале.

Автор: Евгения Ефимова



Ссылка на источник

Tags: ДНК, бактерии, биология, генетика, генная инженерия, исследования
Subscribe

Posts from This Journal “генная инженерия” Tag

Buy for 20 tokens
На днях наш корреспондент посетила лекцию Георгия Носова (Georgii Nosov), нейробиолога из Университета Мюнстера, который рассказывал о поучительных историях из жизни нейронов и людей, их изучающих. «Главными героями» лекции стали эксперименты, которые сыграли ключевую роль в…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments