|
Создали клетки с искусственным геномом, устойчивые к вирусам
|
|
|
|
Британские ученые перепрограммировали геном бактерии кишечной палочки, получив таким образом первые живые клетки с искусственным геномом, которые могут создавать полимеры из строительных блоков, которые не встречаются в природе, следуя инструкциям, заложенным в их гены. Кроме того, они не восприимчивы к любым вирусам. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. В 2019 году ученые из лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета Кембриджского университета, используя собственный метод, создали с нуля крупнейший в истории синтетический геном — генетически модифицированную бактерию Escherichia coli (E.coli).
|
|
|
|
Генетический код, зашифрованный в ДНК, состоит из четырех оснований, представленных буквами: A, T, C и G. Трехбуквенные сочетания, называемые кодонами, при сборке дают клетке команду добавить в цепь определенную аминокислоту, что она и делает с помощью молекул, называемых тРНК (транспортная РНК). Каждый кодон имеет определенную тРНК, которая распознает его и добавляет соответствующую аминокислоту: например, тРНК, которая распознает кодон TCG, приносит аминокислоту серин. Но четыре буквы имеют 64 варианта трехбуквенных комбинаций, а клетки используют при строительстве только 20 природных аминокислот. В итоге, для каждой аминокислоты есть несколько кодонов-синонимов, дублирующих друг друга. Например, серин кодируют кодоны TCG, TCA, AGC и AGT. Даже если какого-то из них не окажется, клетка будет все так же продолжать сборку в соответствии с генетическим кодом.
|
|
|
Экспериментальным путем исследователи убедились, что клетки могут производить нормальные белки, жить и расти, даже если удалить три кодона из четырех. Тогда авторы полностью "переписали" геном E.coli, существенно упростив его и удалив все кодоны-синонимы. Это сделало клетки кишечной палочки полностью невосприимчивыми к вирусам, так как вирусы используют полный генетический код, а у модифицированных бактерий нет инструмента для считывания определенных вирусных генов.
|
|
|
|
Во многих биотехнологиях бактерии используют в качестве живых фабрик для создания синтетических полимеров — больших молекул, состоящих из множества повторяющихся единиц. Одной из разновидностей полимеров являются белки, широко используемые в производстве многих лекарств, таких как инсулин, вакцины на основе полисахаридов и белковых субъединиц, а также некоторых антибиотиков. По мнению авторов, повышение устойчивости бактерий с синтетическим геномом к вирусам сделает производство определенных видов лекарств более надежным и дешевым.
|
|
|
|
"Если вирус попадет в чаны с бактериями, используемыми для производства определенных лекарств, он может уничтожить всю партию. Наши модифицированные бактериальные клетки могут решить эту проблему будучи полностью устойчивыми к вирусам", — приводятся в пресс-релизе Британского органа по исследованиям и инновациям (UKRI) слова руководителя проекта профессора Джейсона Чина (Jason Chin).
|
|
|
|
Целью ученых также было использовать свою новую технологию для создания первой клетки, которая может собирать полимеры полностью из строительных блоков, которые не встречаются в природе. Возможность генерировать дизайнерские белки и пластмассы с использованием неприродных строительных блоков откроет бесчисленное множество приложений, от разработки новых классов биотерапевтических средств до биоматериалов с инновационными свойствами, считают ученые.
|
|
|
|
Источник
|
