Синтетическим биологам удалось превратить геном бактерии кишечной палочки в последовательность, отличающуюся от исходной сразу по 314 позициям. Это достижение открывает новые возможности для создателей биотопливных организмов и прочих дизайнеров белковых тел. Новость распространили New Scientist; Bloomberg и The Scientist.
Группа исследователей под руководством Фаррена Исаакса (Farren Isaacs) из Йельского университета (Yale University) и Джорджа Черча (George Church) с факультета медицины Гарвардского университета (Harvard University Medical School), авторы статьи в Science, сначала продемонстрировала возможность внесения точных изменений в процесс производства белка клетками у 32 лабораторных штаммов Escherichia coli. По всему бактериальному геному была произведена замена одного стоп-кодона на другой. Стоп-кодон — он же терминаторный кодон — это единица генетического кода, тройка нуклеотидов, которая кодирует прекращение сборки цепочки аминокислот, то есть будущего белка. Стоп-кодон не один, их по всему геному множество, следовательно, массовая замена стоп-кодонов — это существенные изменения во всей кодировке генетической информации. Технология, разработанная группой Черча, называется “мультиплексная автоматическая генная инженерия” (multiplex automated genetic engineering, MAGE), она позволяет создать в популяции бактерий миллиарды мутаций буквально за несколько дней. Делается это добавлением в среду с бактериями специально сконструированных кусочков ДНК и соответствующих ферментов, которые начинают свою работу внутри микробных клеток после электропорации, то есть открытия пор в клеточной мембране под воздействием электрических импульсов.
Исаакс с соавторами выделил после описанной процедуры 32 штамма кишечной палочки, в каждом из которых около 10 стоп-кодонов с последовательностью букв ДНК ТАG в разных местах генома были заменены на кодоны ТАА. Далее посредством серии манипуляций, при которых бактерии, спариваясь, обмениваются друг с другом генетической информацией, были отобраны варианты, содержащие уже не 10, а 314 измененных стоп-кодонов. На это ушло пять недель. В результате 32 исходных штамма свелись к четырем, у которых практически все кодоны ТАG были заменены на ТАА. По словам эксперта New Scientist Джеймса Коллинза (James Collins) из Бостонского университета (Boston University), работа коллег представляет важный прорыв в синтетической биологии. “Группа (Исаакса и Черча) показала возможность внесения направленных широкомасштабных изменений в геном организма. Они очень умно заменили одни знаки препинания на другие, открывающие возможность переписывания всего генома”, — говорит ученый. Но не только это. Открывается возможность переписывания генетического кода, который, как известно, есть фундаментальный способ кодирования последовательности белков посредством последовательности нуклеотидов, то есть “букв” ДНК. И тогда, при замене стоп-кодона, белковая последовательность, вместо того чтобы прекратить свою сборку, прирастает еще одной аминокислотой — той, что кодируется новым привнесенным инженерами кодоном, и клетка получает совершенно новые белки. Вопрос о стабильности такого организма пока не стоит, пока речь идет только о принципиальной возможности его создания.
Нет комментариев