Створено напівсинтетичний організм, здатний нескінченно відтворюватися

Вчені з Дослідницького інституту Скриппс, які три роки тому доповнили генетичний алфавіт двома новими «літерами», змогли змусити свої бактерії з півсинтетичним геномом ділитися скільки завгодно разів, не втрачаючи штучних елементів своєї ДНК.

Все живе на нашій планеті записує генетичну інформацію чотирма «літерами» - азотистими підставами (аденін, гуанін, тимін, цитозин). При побудові подвійної спіралі ДНК вони об'єднуються в пари A-T і C-G.

У 2004 році групі біологів з Дослідницького інституту Скриппс вдалося впровадити в ДНК живої клітини два штучних азотистих основи, що отримали назви X і Y. ДНК з новими азотистими підставами функціонувала протягом життя клітини: наприклад, X і Y розмикали зв'язок на вимогу спеціальних ферментів так само, як це роблять пари A-T і C-G.

Щоправда, для підтримки всіх цих процесів потрібно було постійно «підгодовувати» бактерії речовинами, необхідними для синтезу синтетичних азотистих підстав, інакше синтетичні X і Y поступово замінювалися природними A, C, G і T. Але цю необхідність творці «рукотворної бактерії» за брак не рахували. Навпаки, міркували вони, це дуже зручний механізм контролю за зростаючими культурами: припинивши доставку поживних речовин, їх можна перетворити на абсолютно звичайну кишкову паличку з естесственым набором підстав.

Перевірити, чи відбуватиметься транскрипція ділянок напівсинтетичної ДНК, тобто синтез РНК на її основі, тоді не вдалося: вчені впроваджували X і Y тільки в некодуючі ділянки геному, які не переписуються на РНК і не служать для подальшого синтезу білків.

Штучна ДНК навіть подвоювалася. Єдине, чого їй не вистачало, щоб стати основою справжнього життя - здатності нескінченно передаватися з покоління в покоління без втрати штучної пари підстав.

За три роки, що минули з першого прориву, група Флойда Ромесберга (Floyd Romesberg) домоглася того, щоб синтетичний геном без змін передавався потомству при кожному поділі. Для цього довелося відредагувати систему транспорту «будівельних блоків» X і Y, а також змінили одну зі штучних азотистих підстав так, щоб воно легше піддавалося впливу білків, що допомагають «зібрати» ДНК під час подвоєння.

Тепер бактерії, чия ДНК складається частково з неіснуючих у природі азотистих підстав, живуть і розмножуються, не втрачаючи своєї біоінжинірингової природи. За словами вчених, наступним кроком має стати синтез РНК з синтетичної ДНК. Кінцева ж мета вишукувань - створення бактерій, які синтезуватимуть білки, що не існують в природі, із заздалегідь заданими властивостями. Можливо, вже в недалекому майбутньому головними робітниками на фабриках, що виробляють ліки, стануть величезні культури живих синтетичних мікроорганізмів.

Оригінальна стаття опублікована в журналі PNAS.