Разработанный токийскими исследователями метод мегаклонирования позволяет переносить целые геномы от одного вида бактерий к другому.
Клонирование ДНК бактерий обычно применяется для изучения функциональных свойств отдельных генов или групп генов, извлеченных из бактериальной ДНК. Содержание в клетке какого-либо сегмента ДНК обычно бывает очень невелико, и без многократного клонирования его просто не хватает для проведения экспериментов.Помимо основной ДНК бактерии часто имеют и дополнительную, небольшую ДНК — плазмиду, которая может присутствовать в клетке в количестве от десятков до тысяч копий. Как правило, с помощью плазмид, выступающих в функции так называемых векторов, и осуществляется клонирование фрагментов основных ДНК. Сначала нужный фрагмент вырезается из исходной ДНК. Затем его смешивают с ДНК плазмиды таким образом, что этот фрагмент полностью в нее интегрируется. После чего измененные (рекомбинантные) плазмиды вводятся в клетки бактерий, которые, размножаясь, воспроизводят их вместе со своим собственным геномом. На последнем этапе из полученного множества клонов плазмид выделяют клонированные вместе с ними фрагменты исходной ДНК.
Однако существующая технология клонирования имеет важный недостаток: с ее помощью можно размножить лишь фрагменты ДНК, состоящие из весьма ограниченного количества генов. Мицухиро Итая (Mitsuhiro Itaya) и его коллеги из токийского Института передовых бионаук смогли преодолеть это ограничение. Усовершенствовав технологию, они в экспериментальных целях клонировали полный геном непатогенной фотовинтезирующей бактерии Synechocystis размером 3,5 миллиона пар оснований.
Добиться столь впечатляющего размера клона им удалось за счет разделения генома Synechocystis на несколько частей и постепенного монтажа этих частей на векторе, извлеченном из бактерии Bacillus subtilis. Помещение вектора обратно в Bacillus subtilis, размер генома которой составляет 4,2 миллиона пар оснований, привело к тому, что в одной бактерии оказалось сразу два полных генома общим размером 7,7 миллионов пар оснований. Несмотря на такую «аномалию», бактерии Bacillus subtilis стабильно размножались, создавая клоны целого генома Synechocystis.
По мнению японских ученых, разработанный ими метод не только позволяет расширить горизонты клонирования бактерий, но и может привести к созданию новых полезных микробов для нужд биоиндустрии, сообщает агентство UPI.
Результаты исследования опубликованы в онлайн-версии издания Proceedings of the National Academy of Sciences.
