Биологи «выбросили лишнее» из генома кишечной палочки

Биологи из Гарвардского университета провели радикальное перепрограммирование генома бактерии Escherichia coli (кишечной палочки). Как сообщает публикация в журнале Science, им удалось сократить число кодонов кишечной палочки с 64 до 57. Эта работа приближает науку к созданию организмов со свойствами, которые не встречаются в живой природе.

В ходе перепрограммирования генома бактерии биологи заменили 3,8% пар его оснований, синтезировав ДНК из 55 фрагментов, содержащих по 50 тысяч пар оснований каждый. В сумме было произведено 62 тысячи изменений в ДНК микроорганизма. Ученые сумели исключить 7 из 64 кодонов (единицы генома, триплеты, кодирующие аминокислоты в ДНК) в организме бактерии. Это удалось сделать благодаря тому, что некоторые из них отвечали за кодирование одной и той же аминокислоты; кроме того, были убраны «стоп-кодоны», отмечающие окончание гена. «Лишние» кодоны теоретически можно будет использовать для того, чтобы дать организму новые функции – например, создание новой, синтетической аминокислоты.

«Это важный шаг к демонстрации ковкости генетического кода, а также того, как новые типы биологических свойств и функций можно получить в организмах с помощью перекодирования генома», – заявил синтетический биолог из Йельского университета (США) Фаррен Исаакс, не участвовавший в проекте.

Работа генетических инженеров из Гарварда – самое значимое вмешательство в природный геном на сегодняшний день. По заявлению ученых, 91% проверенных ими генов сохранили свою функциональность. Перекодированные фрагменты ДНК пока не собирали в жизнеспособную кишечную палочку. Этот процесс станет наиболее сложным проектом по генной инженерии, сообщает Science.

Ранее лаборатория профессора генетики Гарвардского университета Джорджа Черча показала, что возможно перекодировать отдельные аминокислоты в ДНК кишечной палочки, чтобы включить в состав бактерии аминокислоты, которые не встречаются в природе.

В своем последнем эксперименте биологи использовали новый тип генетического редактирования, отмечает Popular Science. Такое перекодирование считается более безопасным, чем традиционный метод, так как не может выйти за пределы лаборатории: измененный генетический код слишком отличается от созданного природой и не может быть «прочитан» немодифицированными организмами.

Перепрограммированные организмы могут быть устойчивы к вирусам, что расширяет сферу их применения, например, в производстве биотоплива. Кроме того, ученые надеются, что белки, произведенные перекодированными бактериями, увеличат возможности медицины. Также, пишет Nature, результаты экспериментов с геномом кишечной палочки будут иметь значение для проекта «Геном человека – написание» (Human Genome Project – Write) – стартовавшего в 2016 году расширения проекта «Геном человека», целью которого является синтез человеческого генома.