Vedci posunuli hranice biológie. Vytvorili baktériu s genetickým kódom, aký nepozná žiaden iný organizmus

Vedci z britského Laboratória molekulárnej biológie pri Medical Research Council sa pustili do odvážneho projektu, ktorý posúva hranice syntetickej biológie ďalej než kedykoľvek predtým. Výsledkom ich práce je baktéria s názvom Syn57 – Escherichia coli s genetickým kódom zredukovaným a prepracovaným do podoby, akú nepozná žiadny iný živý organizmus na Zemi. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Vyše 100-tisíc genetických zmien

Kým prirodzený genetický jazyk života využíva 64 trojznakových kombinácií nukleotidov nazývaných kodóny, Syn57 si vystačí len s 57 z nich. To je rekordná redukcia oproti doterajšiemu pokusu, ktorý skončil na hranici 61 kodónov. Každý z týchto kodónov určuje, aká aminokyselina sa pridá pri tvorbe bielkovín. A hoci život potrebuje iba 20 aminokyselín, genetický kód obsahuje množstvo duplicít – synonymných kodónov, ktoré vlastne udávajú tú istú informáciu.

Tím vedcov sa preto rozhodol štyri z kodónov pre serín, dva pre alanín a jeden „stop“ kodón úplne odstrániť zo systému a nahradiť ich synonymnými variantmi tam, kde sa v genóme objavili. Výsledkom bolo vyše 101 000 genetických zmien, ktoré sa najskôr navrhovali digitálne v menších 100-kilobajtových fragmentoch, a až potom sa krok za krokom skladali dohromady do kompletného syntetického genómu.

Samotný proces nebol jednoduchý a ako priznal spoluautor štúdie Wesley Robertson, neraz mali obavy, či nejdú slepou uličkou. „Určite sme prešli obdobiami, keď sme si hovorili: „Bude to slepá ulička, alebo to dokážeme dotiahnuť do konca?“ povedal pre denník The New York Times. Nakoniec sa však ukázalo, že baktéria je životaschopná a funguje so zjednodušeným genetickým kódom bez zásadných problémov.

Veľký prínos experimentu

Význam tohto prelomového projektu je dvojitý. Na jednej strane dokazuje, že život dokáže fungovať aj s kompaktným a „osekaným“ kódom, na druhej strane otvára dvere pre nové možnosti využitia vo vede a priemysle. Voľné kodóny, ktoré sa uvoľnili, je možné priradiť úplne novým aminokyselinám a tak vytvárať syntetické polyméry či špeciálne makrocykly. Tie sa v prírode nevyskytujú.

„Syn57 má viac priestoru na zavedenie ďalších nekanonických aminokyselín, čo predstavuje väčšie príležitosti na ďalšie rozšírenie genetického kódu,“ vyjadril sa tím vedcov.

(National Human Genome Research Institute)

Ďalším prínosom je aj možná odolnosť voči vírusom, keďže tieto patogény fungujú tak, že preberú riadenie bunkového aparátu a čítajú jeho genetický kód. Vv prípade Syn57 by však nevedeli rozpoznať zmenené sekvencie, čo by mohlo zabrániť nákladným výpadkom v priemyselných procesoch, kde sa baktérie využívajú na masovú výrobu proteínov. Navyše by sa znížilo riziko, že geneticky upravené organizmy uniknú do prírody a prenesú tam svoje modifikované gény. „Môžeme potom zabrániť úniku informácií z nášho syntetického organizmu,“ povedal Robertson

Vedci uzatvárajú, že ich práca je ukážkou toho, ako môže syntéza genómu posunúť organizmy do úplne nových oblastí genetického priestoru, kam sa prirodzený vývoj nikdy nedostal. Projekt Syn57 tak nie je len technickým rekordom, ale aj veľkým krokom k budúcnosti, kde budeme schopní navrhovať život s presnosťou a účelom, ktorý si dnes vieme len predstaviť.

Čítajte viac z kategórie: Novinky