Исследователям из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с сотрудниками из Гарварда удалось необычное. Они обнулили значение 1-го из триплетов генетического кода бактерии Escherichia coli — другими словами изменили генетический словарь живого организма.
Как докладывают ученые на страницах журнала Science, бактерия перенесла операцию нормально. Чтобы понять всю суть этой феноменальной
Исследователям из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с сотрудниками из Гарварда удалось необычное. Они обнулили значение 1-го из триплетов генетического кода бактерии Escherichia coli — другими словами изменили генетический словарь живого организма.
Как докладывают ученые на страницах журнала Science, бактерия перенесла операцию нормально. Чтобы понять всю суть этой феноменальной работы, следует вспомнить, что каждый белок представляет собой строго индивидуальную последовательность аминокислот.
Порядок аминокислот, в каком они выстраиваются от 1-го конца белковой молекулы до другого, записан в ДНК с помощью генетического кода: каждой соответствует, так сказать, слово из трёх нуклеотидных букв — триплет, или кодон. Не углубляясь в тонкости белкового синтеза, заметим, что последовательность триплетов служит матрицей для построения полипептидной цепи. Но у генетического кода есть одна базовая особенность, которую называют вырожденностью кода: каждой аминокислоте соответствует несколько трёхнуклеотидных слов. Более того, даже сигнальные триплеты, означающие начало и конец синтеза белковой молекулы, есть не в единственном числе: есть несколько старт- и стоп-кодонов. У пищеварительной палочки таких стоп-кодонов три: TAG, TAA и TGA, где Т — это азотистое основание тимин, А — аденин, G — гуанин. Все они делают одну и ту же работу — молвят белок-синтезирующему конвейеру, что полипептидная цепь готова и пора отпускать ее "на волю".
Как докладывает Сейчас, ученые решили поменять все кодоны TAG на ТАА. Было синтезировано 314 фрагментов ДНК, которые в точности повторяли участки бактериальной хромосомы с TAG-кодонами, только TAG в их был заменен на ТАА. Эти кусочки ДНК исследователи ввели в бактериальные клетки и в итоге получили около 30 штаммов пищеварительной палочки, у каких в том или ином месте произошли замены. Чтобы получить штамм, у которого все TAG будут изменены на ТАА, ученые использовали способность бактерий к взаимообмену генетической информацией в процессе конъюгации. В конечном итоге нескольких циклов конъюгации меж "неготовыми" штаммами образовалась бактерия, несшая все нужные замены. Но, потому что в молекулярном аппарате клетки есть белковые молекулы, которые предназначены для определения кодона TAG, у бактерий пришлось вырезать из генома и эти распознающие белки. В итоге в генетическом словаре образовалось слово, которое не значило ничего.
Просто представьте, что всем знакомая последовательность букв "с-т-о-л" окончила обозначать известный деревянный-железный-пластиковый предмет на 4 ножках, и на данный момент этот "с-т-о-л" может соотноситься с чем угодно. Следует выделить, что это не точечная мутация, не перестановка аминокислот в гене какого-то 1-го белка. Этим методом редактируется сам генетический язык. Новому кодону можно приписать обозначение другой аминокислоты — как уже имеющейся в природе, так и стопроцентно новой, синтезированной в лаборатории. На сегодня существует несколько таких искусственных аминокислот, но ученые столкнулись с неувязкой, как ввести их в геном. На данный момент же им предлагают относительно обыденный и быстрый способ перепрограммирования хромосомы и перестройки природных белков. Таким образом можно получить, например, бактерию, устойчивую к вирусам, потому что вирусы работают с природными белками и будут очень озадачены, наткнувшись на целую кучу непонятных искусственных творений. Сейчас полным ходом идут работы по созданию синтетических организмов: исследователи пробуют сделать бактерию "с нуля", написав для нее целый геном.
Метод редакции генетического кода может в важной степени упростить эту задачу. Если тестам подобного рода и дальше будет сопутствовать успех, то в дальнейшем уже не придётся продолжительно и кропотливо находить имеющиеся бактериальные штаммы, питающиеся, например, нефтью. Можно будет просто синтезировать микроорганизм с подходящими пищевыми пристрастиями, пишет compulenta. И еще одна трагедия, допустим, на какой-нибудь нефтедобывающей морской платформе не будет смотреться глобальной катастрофой с необратимыми последствиями.
Похожие статьи:
