Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Синтетический геном работает!

Кульминацией проекта, над которым специалисты Института Крейга Вентера (штат Мэриленд) работают уже в течение уже 15 лет, стало создание первых клеток, жизнедеятельностью которых управляет полностью синтетический геном.

С помощью метода, разработанного в 2008 году, авторы, работающие под руководством знаменитого Крейга Вентера, синтезировали геном крошечной бактерии Mycoplasma mycoides, содержащий чуть более миллиона пар нуклеотидных оснований. После этого они, с помощью метода, доведенного до совершенства в экспериментах с использованием обычных хромосом, трансплантировали синтетический геном в родственные бактерии Mycoplasma capricolum.

После внедрения синтетического генома клетки-реципиенты немедленно начинали выполнять инструкции, закодированные в трансплантированном геноме. Клетки полностью перешли на синтез белков Mycoplasma mycoides и через несколько последовательных делений полностью утратили признаки Mycoplasma capricolum. Результаты этой выдающейся работы опубликованы 20 мая в предварительной on-line версии журнала Science в статье «Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome».

Синтетический геном содержит ген-маркер, кодирующий соединение голубого цвета, окрашивающее колонии клеток (вверху), тогда как колонии Mycoplasma mycoides дикого типа не имеют окраски (внизу).

Более того, для того, чтобы обеспечить отличие синтетического генома от природной версии, исследователи закодировали в его последовательность своего рода «водяные знаки». Они разработали шифр для кодирования английского алфавита, знаков препинания и цифр с помощью языка ДНК. После этого они «вписали» в геном свои имена, несколько цитат и адрес сайта, который желающие смогут посетить при условии успешной расшифровки надписи. Ключ к шифру также закодирован в ДНК-последовательности.

Проделанная авторами работа доказывает возможность создания синтетических форм жизни, так как, кроме скрытых надписей и отсутствия нескольких генов (для снижения патогенности бактерий), синтетический геном в целом повторяет природный. Вентер надеется, что в будущем технология создания синтетических геномов позволит разрабатывать и воспроизводить совершенно новые организмы, предназначенные для решения широкого спектра практических задач.

В настоящее время Вентер и его коллеги работают совместно с компанией Novartis и Национальными институтами здравоохранения США над синтезом кассет (кластеров генов, пригодных для встраивания в синтетический геном) для каждого из известных вариантов вируса гриппа. Целью этой работы является рационализация процесса производства противогриппозных вакцин посредством внедрения производственной системы, позволяющей быстро комбинировать фрагменты ДНК, соответствующие генам конкретного штамма вируса. Получаемый в результате синтетический геном позволит создавать клетки, с большой скоростью продуцирующие необходимый для производства эффективной вакцины белковый продукт.

Исследователи сотрудничают также с компанией ExxonMobil. Целью этой совместной работы является превращение клеток водорослей в живые фабрики, эффективно конвертирующие углекислый газ в углеводороды, пригодные для производства топлива. По словам Вентера, на сегодняшний день ученым не удалось найти ни одного живого организма, способного осуществлять этот процесс с эффективностью, обеспечивающей экономическую рентабельность производства.

Другими возможными направлениями деятельности является создание микроорганизмов для очистки воды, а также синтеза химических соединений или компонентов пищевых продуктов. Вентер предсказывает, что через десять лет все используемые в производственных процессах клетки будут иметь синтетическое происхождение. Для этого исследователи планируют создать универсальную клетку, способную принять любой донорский геном. Процесс трансплантации генома оказался наиболее сложным с технической стороны аспектом создания искусственной клетки, избежать которого позволит создание такой универсальной клетки-реципиента.

Вентер также надеется, что, кроме практического применения, искусственные клетки помогут в изучении основ функционирования живых организмов. Возможно, с их помощью удастся точно определить функции каждого компонента бактериальной клетки.

В целом создание искусственной клетки ознаменует окончание эры, в которой клетки и ДНК надо было физически перемещать из одного места в другое, и начало новой эры, в которой биология трансформируется в информационную науку. Это означает, что геном организма можно будет синтезировать, например, в Сан-Франциско, отправить последовательность по электронной почте и воспроизвести организм, например, в Мэриленде. То есть владения информацией будет достаточно для реконструкции организма и его «оживления» в любой точке мира.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам TechnologyReview: Synthetic Genome Reboots Cell

24.05.2010

назад

Читать также:

Биодизель из опилок

Новый штамм кишечной палочки продуцирует высококачественное дизельное топливо и другие ценные химические соединения из необработанной растительной биомассы.

читать

Радуга в горшке

Скаталог является наглядной демонстрацией возможностей синтетической биологии: Esherihia chromi генетически модифицированная кишечная палочка меняет цвет в зависимости от количества содержащегося в среде токсина.

читать

Часы из генетически модифицированных бактерий

Учёные из университета Калифорнии в Сан-Диего первыми в мире создали программируемые на генетическом уровне биологические часы. Время они отсчитывают весьма необычным способом: через определённые интервалы значительно повышается светимость флуоресцентных белков внутри клеток бактерий Escherichia coli.

читать

Болезни растут, как на дрожжах

Биологи из Университета Техаса опубликовали обзор работ по изучению природы различных заболеваний человека на модельных организмах – не только на уже привычных трансгенных мышах, но и на лягушках, растениях и даже дрожжах.

читать

Бактериальные часы – усовершенствованная версия

Живой часовой механизм – колония генетически модифицированных бактерий, которые, благодаря простейшей генетической схеме, испускают ритмичные синхронизированные импульсы флуоресцентного излучения.

читать

Микробиологи рисуют бактериями

Некоторые из шедевров творческих микробиологов, использующих чашки Петри вместо холста и бактерий вместо красок.

читать