Przełom w Cambridge. Powstała bakteria ze zoptymalizowanym genomem
Zespół z Laboratorium Biologii Molekularnej Medical Research Council w Cambridge stworzył zmodyfikowany szczep bakterii E. coli, który do funkcjonowania potrzebuje jedynie 57 z 64 standardowych kodonów. To największe jak dotąd uproszczenie kodu genetycznego w żywym organizmie. Badania, które dokumentują to osiągnięcie, ukazały się w czasopiśmie Science. Wspomniane kodony to trójki nukleotydów w DNA, które pełnią rolę instrukcji do budowy białek. Dotychczasowy system, choć uniwersalny, charakteryzuje się sporą redundancją, Mówiąc krótko: te same „cegiełki” białek można zakodować na kilka różnych sposobów. Syn57 pozbawiony jest tej nadmiarowości. Mimo tak głębokiej ingerencji, organizm radzi sobie całkiem nieźle.
Od dawna zastanawiano się, po co w ogóle istnieje ta genetyczna nadmiarowość. Czy pełni ona jakąś ukrytą, ważną funkcję, czy może jest po prostu ewolucyjnym bagażem, którego natura nie miała powodu się pozbywać? Badania nad szczepem Syn57 potwierdzają, że można było się obejść bez części tych elementów. To otwiera drogę do testowania zupełnie nowych, alternatywnych kodów genetycznych. Akos Nyerges, biolog syntetyczny z Harvardu, podkreśla wagę tego momentu. Jak podkreśla, można teraz zacząć badać, co życie będzie tolerować.
Jak udało się stworzyć Syn57? Droga prowadziła przez tysiące modyfikacji
Proces tworzenia nowego organizmu nie był prosty. To nie pojedyncza edycja genów, a gigantyczne przedsięwzięcie inżynieryjne. Naukowcy wprowadzili do genomu bakterii ponad 101 tysięcy precyzyjnych zmian. Najpierw wszystko zostało zaplanowane komputerowo, a potem mozolnie montowane fragment po fragmencie. Robertson przyznaje, że były momenty zwątpienia, ale ostatecznie udało się osiągnąć sukces. Pojawia się jednak pytanie: po co właściwie inwestować tyle wysiłku w przeprojektowywanie bakterii? Jedną z kluczowych zalet jest zwiększone bezpieczeństwo biologiczne. Zmieniony kod genetyczny Syn57 jest nieczytelny dla naturalnie występujących wirusów, co czyni bakterię na nie odporną. To może znacznie obniżyć koszty i ryzyko przy przemysłowej produkcji białek.
Czytaj też: Tajemnica butelki ketchupu odkryta przez naukowców. Co naprawdę dzieje się w środku
Dodatkowo, uwolnione miejsce w genomie można wykorzystać do wprowadzenia niestandardowych aminokwasów. To z kolei otwiera drzwi do projektowania zupełnie nowych materiałów: polimerów czy związków chemicznych, które mogą znaleźć zastosowanie w medycynie lub elektronice. Sam genom może też działać jako mechanizm sterylizacji, uniemożliwiający przypadkowe rozprzestrzenianie się zmodyfikowanych genów w środowisku. To ważny argument w dyskusji o bezpieczeństwie takich eksperymentów. Syn57 to przede wszystkim dowód tego, że da się przepisać fundamentalne zasady rządzące życiem. Nauka nie tylko je poznaje, ale też aktywnie modyfikuje. Otwiera to nowy rozdział, w którym organizmy mogą być projektowane do zadań, o których natura nigdy nie myślała.