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

Всё более синтетическая биология

Аденин, цитозин, гуанин, хлорурацил – химическая эволюция генома бактерии
LifeSciencesToday по материалам Freie Universitaet Berlin:
A,C,G,c– chemical evolution of a bacterium’s genome

Генетическая информация всех живых клеток хранится в ДНК, состоящей из четырех канонических азотистых оснований – аденина (А), цитозина (C), гуанина (G) и тимина (T). Международная группа ученых, развивающих молодую область наук о жизни – ксенобиологию, достигла успеха в создании бактерии, в ДНК которой тимин заменен синтетическим строительным блоком 5-хлорурацилом (с) – веществом, токсичным для других организмов.

В проекте, координаторами которого являлись Руперт Мутцель (Rupert Mutzel) из Института биологии Свободного берлинского университета (Institut für Biologie, Freie Universität Berlin) и Филипп Марльер (Philippe Marlière) из Heurisko USA Inc., принимали участие ученые из Франции и Бельгии. Как сообщается в статье, опубликованной в последнем номере журнала Angewandte Chemie International Edition (Chemical Evolution of a Bacterium's Genome), эксперименты основывались на уникальной технологии, разработанной Марльером и Мутцелем, позволяющей управлять эволюцией организмов в строго контролируемых условиях. В течение длительного времени большие популяции микробных клеток культивировались в присутствии в питательной среде токсичного химического вещества – в данном случае, 5-хлорурацила – в сублетальной концентрации. Это привело к появлению генетических вариантов, способных противостоять высоким концентрациям этого вещества.

В ответ на появление в клеточной популяции таких вариантов концентрация токсичного вещества в среде увеличивалась, поддерживая, таким образом, постоянное селективное давление. Этот автоматизированный процесс длительной эволюции был применен, чтобы адаптировать генетически модифицированную кишечную палочку Escherichia coli, неспособную синтезировать естественное азотистое основание тимин, к росту при повышающихся концентрациях 5-хлорурацила. Примерно через 1000 поколений были получены потомки исходного штамма, которые использовали 5-хлорурацил в качестве полноценной замены тимина. Последующий анализ генома выявил многочисленные мутации в ДНК адаптировавшихся бактерий. Вклад этих мутаций в адаптацию клеток к галогенированному основанию будет предметом дальнейших исследований.


Химически модифицированные микроорганизмы с 5-хлорурацилом вместо тимина
первоначально выглядят как разнообразные волокна, 
но постепенно приобретают вид коротких палочек,
типичный для дикого вида E. coli.
(onlinelibrary.wiley.com)

Помимо очевидного интереса, который столь радикальное изменение в химии живых систем представляет для фундаментальной науки, ученые считают результаты своей работы важными и для раздела синтетической биологии – ксенобиологии. Эта молодая область наук о жизни имеет своей целью создание новых организмов, не встречающихся в природе и обладающих метаболическими чертами, оптимизированными для производства энергии альтернативными способами или для синтеза крайне дорогостоящих химических веществ. Считается, что такие организмы, как и ГМО, представляют собой потенциальную угрозу для природных экосистем в случае их «утечки» из лабораторий. Реальная опасность заключается либо в прямой конкуренции с организмами дикого типа, либо в распространении их «синтетической» ДНК.

Ученые признали, что они не могут гарантировать того, что инженерные формы жизни никогда не попадут в природную среду, так же как невозможно полностью предотвратить «просачивание» радиоактивных изотопов, происходящее в окрестностях атомных электростанций. Однако синтетические организмы, полученные Марльером и Мутцелем, полностью зависимые от наличия в среде веществ, не встречающихся в природе, или содержащие в своем генетическом материале – ДНК – ненатуральные строительные блоки, не смогут ни обмениваться генетическим материалом с организмами дикого типа, ни составить им конкуренцию. Они просто погибнут в отсутствии ксенобиотика.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
04.07.2011

Читать статьи по темам:

биомолекулы генетически модифицированные микроорганизмы синтетическая биология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Белки стали компонентами «сухих» электрических схем

Для создания белково-графитных электрических схем ученым пришлось изобретать не только метод синтеза фотогальванических белков, способных функционировать на воздухе, но и технологию измерения их электрических свойств.

читать

Рак еще и ускоряет старение…

Раковые клетки ускоряют старение окружающих их соединительных тканей, вызывая воспаление, которое обеспечивает опухоль «топливом», необходимым для быстрого роста и метастазирования.

читать

Молекулярно-биологическое средство для ращения волос

Стволовые клетки волосяных фолликулов координируют регенерацию волосяного покрова с помощью двух молекулярных сигналов: активатора WNT и ингибитора BMP. Исследователи, открывшие этот сигнальный путь, уже патентуют новый метод модулирования роста волос.

читать

Задушить опухоль поможет отключение синтеза белка Rasip1?

Химические соединения, подавляющие активность Rasip1, вероятно, могут противостоять развитию рака двумя путями: через нарушение питания клеток опухолевой ткани и нарушение системы транспорта перерождённых клеток.

читать

Обручальное кольцо – не простое украшенье. А ДНК-нанотехнологическое :)

Новобрачная по достоинству оценила обручальные кольца из ДНК диаметром 18 нанометров: жених и невеста работали в одной лаборатории.

читать