Вчені створили дивний вигляд напівсинтетичного життя, в ДНК якої налічується три пари основ

Вчені створили дивний вигляд напівсинтетичного життя, в ДНК якої налічується три пари підстав

Дослідникам з Науково-дослідному інституту Скріппса (The Scripps Research Institute, TSRI) вдалося створити перший стабільний і життєздатний напівсинтетичний мікроорганізм, здатний до самостійного розмноження, генетичний код якого містить пари додаткових підстав.

Цей одноклітинний організм може не тільки жити, подібно до інших одноклітинних, а й відтворювати ДНК з додатковими підставами в процесі ділення, передаючи надлишкову генетичну інформацію своєму потомству.

Клітини всіх організмів природного походження містять записану в їх ДНК генетичну інформацію , закодовану у вигляді послідовності пар з чотирьох підстав – A, T, C, G (Аденин (Adenine), Тимин (Thymine), Цитозин (Cytosine) і гуанін (Guanine)) . Кожне з цих підстав може утворювати пару виключно тільки з одним з інших підстав, A з T і C з G. Такі пари, нуклеотиди, зв’язуються в ланцюжки за допомогою ковалентних зв’язків між Сахарідний частиною однієї молекули і фосфатної частиною наступної.

Вчені з TSRI додали в генетичний код бактерій виду E.coli ділянки з ще двома синтетичними підставами, які отримали умовні назви X і Y. Отримана ДНК була впроваджена в зразки бактерій, які були потім простимульовані хімічним шляхом для того, щоб вони могли виживати і розмножуватися, копіюючи свою видозмінену ДНК.

Professor Floyd Romesberg (right) and Graduate Student Yorke Zhang led the new study at The Scripps Research Institute

“Нам вперше в історії науки вдалося створити життєздатний напівсинтетичний організм” – розповідає професор Флойд Ромесберг (Floyd Romesberg), – “Більш того, цей організм, завдяки наявності у нього додаткового генетичного коду, може мати досить незвичайними властивостями. І все це демонструє нам те , що все визначають життєдіяльність процеси можуть бути схильні до цілеспрямованої маніпуляції і змін “.

Слід зауважити, що перші успішні експерименти по введенню в генетичний код бактерій E.coli додаткових підстав X і Y були виконані вченими в 2014 році. Але ті перші бактерії не могли передавати додатковий код своїм нащадкам, синтетичні підстави просто губилися при копіюванні ДНК під час поділу клітин.

Впровадження додаткових підстав з ДНК бактерії спочатку досить погано відбилося на стані її “здоров’я”. Видозмінені бактерії виявилися млявими, повільними і малоактивними. Але вчені знайшли рішення даної проблеми, поліпшивши “транспортер нуклеотидів”, механізм, який став здатний копіювати нові пари підстав.

Для всіх маніпуляцій з геномом вчені використовували інструмент CRISPR-Cas9 , а отримані при його допомоги мікроорганізми зберігали в незмінному стані свій “розширений” генетичний код протягом 60 наступних поколінь. Цього факту досить для того, щоб визнати, що нові видозмінені бактерії зможуть зберігати свій вигляд протягом невизначено довгого часу.

Процедура видозміни ДНК з внесенням синтетичних підстав може бути застосована тільки по відношенню до одноклітинних організмів і для неї зараз немає областей практичного застосування. Однак, в подальшому така ситуація може змінитися, а вчені з TSRI вже почали нові дослідження, спрямовані на створення процедури розшифровки ДНК з розширеним набором підстав і визначення видів білків, які можуть бути синтезовані на основі інформації з такої ДНК.