Геном кишечной палочки был переделан с 101 000 изменений в ее ДНК

Мы пошли дальше, чем когда -либо прежде, в создании жизнь Это не похоже на то, что развивалось естественным образом. Геном Они продемонстрировали холод Бактерия была переработана на компьютере, чтобы использовать всего 57 из 64 генетических кодов, которые были синтезированы с нуля, а затем помещают в живую бактерию.

«Это было гигантское усилие», – говорит Уэсли Робертсон в лаборатории совета по медицинским исследованиям молекулярной биологии в Кембридже, Великобритания.

Его команда сделала это, чтобы доказать, что это возможно, но 57-кодон Э. Колиназываемый Syn57, может иметь коммерческое использование. С дальнейшими изменениями можно сделать SYN57 полностью устойчив к вирусным инфекциямосновное преимущество для промышленного пивоварения белков для лекарств, еда или косметика. Это связано с тем, что вирусы полагаются на своего хозяина для создания белков, поэтому, если код изменяется, вирусные белки выйдут неправильно.

При других настройках SYN57 может использоваться для получения белков, содержащих до 27 различных аминокислот, тогда как природные белки содержат только 20. Эти синтетические белки могут потенциально делать вещи, которые недостижимы с нормальными белками.

Белок представляет собой цепь аминокислот, собранных в специфической последовательности, изложенной в гене. Каждый набор из трех ДНК Письма или кодон рассказывают фабрикам изготовления белков, которые аминокислоты добавляют дальше, или когда остановиться, потому что белок завершен.

Есть четыре буквы ДНК, которые создают 64 различных кодонов. Но живые организмы на Земле обычно делают белки только с 20 видами аминокислот, поэтому существует много избыточности, с двумя или более разными кодонами, указывающими большинство аминокислот.

Если все экземпляры одного кодона для конкретной аминокислоты заменяются другим кодоном для той же аминокислоты, этот первый кодон освобождается для других целей. Например, его можно использовать для кодирования не натуральной аминокислоты или даже другого вида химического вещества, что позволяет создавать новые виды белков.

Теоретически, до 43 кодонов могут быть освобождены в живом организме, потому что необходимы только 21: 20 для стандартного набора аминокислот, а также стоп -кодон. На практике это еще не достижимо, потому что чем больше изменений, которые внесены в геном, тем выше вероятность того, что некоторые изменения непреднамеренно вредны.

Вместо этого биологи начинают относительно малы. В 2011 году, 314 генных изменений были сделаны Э. Коли Чтобы попытаться освободить один кодон.

Создание тысяч генных изменений очень трудоемкое, поэтому Робертсон и его команда вместо этого синтезировали ДНК с нуля. В 2019 году они объявили о создании SYN61 с 18 000 изменений в 4 миллиона букв ДНК в Э. КолиГеном, освобождая три кодона. Побочная компания под названием Конструктив .bio Разрабатывает коммерческие приложения.

Теперь исследователи внесли 101 000 изменений, чтобы освободить семь кодонов в SYN57. Чтобы достичь этого, небольшие фрагменты перекодированного генома должны были быть проверены в жизни бактерии Чтобы определить и исправить множество вредных изменений. Этот трудный процесс повторяли с большими и большими фрагментами до завершения генома.

«Это значительное достижение и результат многолетней работы», – говорит Акос в Гарвардской медицинской школе. Команда Nyerges также Работа, чтобы освободить семь кодонов в Э. Колино перекодируя разные кодоны. «Наш 57-кодон Э. Коли Нагрузка все еще продолжается », – говорит он.

Хотя SYN57 уже завершен, он растет намного медленнее, чем обычно. Для коммерческих целей это должно быть улучшено. «Мы ожидаем, что сможем повысить темпы роста, чтобы он был более полезным», – говорит Робертсон.

На данный момент его команда планирует сосредоточиться на изучении потенциальных применений SYN57, а не пытаться освободить еще больше кодонов. «Есть многое, прежде чем подумать о дальнейшей сжатии генетического кода», – говорит он.

А Первый в истории бактерия с синтетическим геномом был создан в 2010 году, но целью было создание упрощенного организма, а не перекодирования кодонов.