Полусинтетическая бактерия расширила «генетический алфавит»

Ученые получили полусинтетическую бактерию с расширенным генетическим кодом

Все формы жизни на Земле имеют четыре химических единицы, или основания, которые находятся попарно внутри ДНК и отвечают за биологическое строение организма.

Генетики из Исследовательского института Скриппса в Калифорнии получили модифицированную кишечную палочку. Они разработали и вживили палочке два дополнительных основания, сообщается в Nature.

Ранее ученым уже удавалось вживить пару новых оснований с названиями «d5SICS» и «dNaM» (или, проще говоря, «Х» и «У») в молекулу ДНК в лабораторной пробирке.

Последние достижения позволяют внедрить расширенную молекулу ДНК в живые организмы. Более того, модифицированная кишечная палочка может воспроизводить и передавать расширенную ДНК последующим поколениям при размножении.

Новый уровень сложности

На данный момент пара дополнительных оснований незначительно влияет на биологическое строение бактерии. Однако в будущем команда исследователей под руководством профессора Ромсберга планирует придать основаниям «Х» и «У» некоторые функции. В обычных молекулах ДНК последовательность базовых элементов влияет на то, какая именно пара естественных оснований – аденин (А) и тимин (Т) либо цитозин (С) и гуанин (G) – участвует в формировании генетического кода. Эти гены определяют расположение элементов в цепочках аминокислот. Затем эти цепочки формируют белковые молекулы, которые строят и питают любой ​​организм – животное, растение или даже простую бактерию. Молекулы ДНК с расширенным «генетическим алфавитом» смогут формировать код белков из новых, искусственных аминокислот.

Возможно, они понадобятся для создания новых видов медикаментов, материалов и так далее. Искусственные бактерии уже применяются для массового выпуска различных веществ – например, инсулина для диабетиков.

Возможно, форма синтетической биологии, полученная учеными из Института Скриппса, пригодится для производства сложных химических веществ, недоступных современным технологиям.

«Генетический код всех известных форм жизни представлен четырьмя буквами, которые образуют две пары оснований, – сказал профессор Ромсберг BBC. – Все формы жизни, начиная от клеточной бактерии и заканчивая человеком, имеют простейший генетический алфавит. Так было на любом этапе эволюции. Жизнь всегда заключалась в двух парах оснований, но теперь существует третья».

Надежная система

По словам ученых, полученные бактерии не представляют опасности, поскольку для поддержания расширенной ДНК им требуются особые условия и постоянное получение особых трифосфатных оснований.

«Если пролить колбу на землю или на обувь и организмы попадут во внешний мир, они не получат трифосфаты и не смогут воспроизвести ДНК с новой парой оснований. В результате бактерия постепенно возвращается к своему естественному генокоду. Поэтому нет никакой опасности при попадании их во внешний мир», – пояснил профессор Ромсберг.

Профессор Имперского колледжа в Лондоне Пол Фримонт сообщил, что исследование стало шагом вперед: теперь основы искусственной биологии прошли «пробирочную стадию» и уже испытаны на живых организмах. Он также поддержал ученых из Института Скриппса по вопросам безопасности проекта.

«Многие обеспокоены тем, что в случае вмешательства в биологические системы есть вероятность изменения естественных видов организмов. Однако искусственный код, скорее всего, не приживется или не будет сочетаться с обычными биологическими системами», – сказал Фримонт BBC.