Истраживачи из Медицинског савета за истраживање молекуларне биологије у Енглеској успешно су створили бактерије Е. цоли са целим ДНК начињеним човеком, обележивши прекретницу у растућем пољу синтетске биологије и отворивши пут будућим иновацијама изграђеним на такозваним „дизајнерским“ бактеријама .
Према новом истраживању објављеном у часопису " Натуре", синтетички геном је далеко највећи такав род. Продукт двогодишње истраживачке кампање, редизајнирани ДНК састоји се од четири милиона сегмената - четири пута више него претходни рекордер. Можда најимпресивније је да бактерија садржи само 61 кодон, за разлику од 64 која се налазе у готово свим живим бићима. Упркос овом наизгледном нескладу, изгледа да синтетичке бактерије функционишу слично као и нормална Е. цоли. Главне разлике, како Царл Зиммер извјештава из Нев Иорк Тимеса, јесу спорија стопа раста и већа дужина.
„Било је потпуно нејасно је ли могуће направити геном овако великим и је ли могуће толико променити“, каже коаутор студије Џејсон Чин, биолог са Универзитета у Кембриџу, за Гуардиан -ов Иан Сампле.
Али, како Том Еллис, директор Центра за синтетску биологију на Империал Цоллеге Лондону и рецензент студије, објашњава Гизмодо Риан Манделбаум, напори тима на крају су кулминирали „турнејом силе“ за то поље: „Они су синтетизовали, направљен и показао да синтетички геном у пару од 4 милиона база може радити “, каже Еллис. "То је више него ико прије."
Да би "рекодирали" геном, научници морају да манипулишу са 64 кодона или трословном комбинацијом молекула ДНК А, Т, Ц и Г - скраћено за аденин, тимин, цитозин и гванин - који напајају све живе организме. Пошто свака од три позиције у кодону може да држи било коју од четири молекуле, постоји 64 укупне могуће комбинације (4 к 4 к 4). Ове комбинације заузврат одговарају специфичним аминокиселинама или органским једињењима која граде протеине потребне за живот. ТЦА се, на пример, подудара са серином аминокиселина, док ААГ одређује лизин. ТАА делује као знак заустављања врста, сигнализирајући организам да престане да додаје аминокиселине протеину који се развија, објашњава Схарон Беглеи из СТАТ-а.
Постоји још један улов у овом већ сложеном процесу: Пошто је само 20 аминокиселина повезаних са генетским кодом, више кодона може одговарати једној киселини. На пример, серин је повезан не само са ТЦА, већ и са АГТ, АГЦ, ТЦТ, ТЦЦ и ТЦГ. Као што пише Јохн Тиммер Арс Тецхница, неусклађеност броја кодона са аминокиселинама, чини 43 кодона углавном вањским. Иако ћелије користе ове додатне скупове као зауставне кодове, регулаторне алате и ефикасније путеве до кодирања одређеног протеина, остаје чињеница да су многе сувишне.
Утврђивање колико су сувишни ти додатни кодони узети опсежна проба и грешка. Брада каже Беглеију, „Постоји много могућих начина да се може геодерати геном, али многи од њих су проблематични: ћелија умире.“
Да би створили успешни синтетички геном, Цхин и његове колеге заменио је сваки примерак серинских кодона ТЦГ и ТЦА са АГЦ и АГТ, респективно. Тим је такође заменио сваки ТАГ кодон, сигнализирајући заустављање, ТАА. Коначно, примећује Зиммер Њујорк Тајмса, рекодирани ДНК је користио четири серина кодона пре четири и два стоп кодона, а не три. На сву срећу, научници нису морали да заврше овај посао ручно. Уместо тога, извршили су 18 214 замјена третирајући код Е. цоли као огромна текстуална датотека и обављајући функцију претраге и замјене.
Преношење ове синтетичке ДНК у бактерије показало се као тежи задатак. С обзиром на дужину и сложеност генома, тим није успео да га уведе у ћелију у једном покушају; уместо тога, научници су постепено приступили послу, мукотрпно разбијајући геном на комаде и пресађујући га у живе бактерије по мало.
Постигнућа истраживача двострука су, каже Чин у интервјуу за Антонио Места за технолошки преглед Антонио Регаладо. Не само да је редизајнирани геном „техничко достигнуће“, већ вам такође „говори нешто основно о биологији и томе колико је генетски код заиста„ покварен “.
Према Гуардиан -овом узорку, истраживање би могло помоћи научницима да створе бактерије отпорне на вирусе, опремљене за употребу у биофармацеутској индустрији; Е. цоли се већ користи за прављење инсулина и медицинских једињења која лече рак, мултиплу склерозу, срчане ударе и очне болести, али захваљујући подложности несинтетичкој ДНК одређеним вирусима, производња се може лако зауставити.
Још једна кључна импликација истраживачких центара на аминокиселине. Како пише Роланд Пеасе из ББЦ Невс- а, употреба 61 од 64 могућа кодона Е. Цоли оставља три отворена за репрограмирање, отварајући врата „неприродним грађевним блоковима“ који могу обављати претходно немогуће функције.
У разговору са Зиммером, Финн Стирлинг, синтетички биолог са Харвард Медицал Сцхоол који није био укључен у нова истраживања, закључује: „Теоретски, ви бисте могли сакрити било шта.“
