Присоединяйтесь к нашим группам

Синтетическая бактерия получила «наименьшее количество генов»

Синтетическая бактерия получила
Фото: Множество важных генов является специфичными для Syn 3.0; другие бактерии, живущие в разных условиях, обладают своим собственным необходимым минимальным «генетическим программным обеспечением»
29 03 2016
00:13

Ученые сделали еще один шаг в своем стремлении понять генетические основы жизни. Группа ученых под руководством предпринимателя из США Крейга Вентера создала в лаборатории полусинтетические, функционирующие бактерии, имеющие меньше 500 генов. Это минимальное число ниже, чем у любой известной свободноживущей бактерии в природе. Группа утверждает, что их исследования направлены на расширение границ фундаментальных знаний и может привести к новым способам получения лекарств и других химических веществ. "Нашим долгосрочным проектом было проектировать и строить синтетические организмы по требованию, в которые вы можете добавить конкретные функции и предсказать, какой будет результат", - сказал Дэниел Гибсон, соавтор статьи, описывающей последнюю работу в журнале Science. "Мы считаем, что эти клетки были бы очень полезны в качестве основы для многих промышленных применений, от медицины до биохимикатов, биотоплива, продуктов питания и сельского хозяйства", - сказал он журналистам.

Путешествие длиной в два десятилетия

Команда сообщила о первом созданном ими полусинтетическом организме в 2010 году. В этом проекте ученые построили в лаборатории всё "генетическое программное обеспечение" Mycoplasma mycoides, микроба, который живет в крупном рогатом скоте и в других жвачных животных. Этот искусственный пакет ДНК затем трансплантировали в клетку другого вида Mycoplasma, из которой удаляли её геном, и "запускали". Искусственная бактерия, получившая название Syn 1.0, должным образом начала делиться. В новой работе доктор Вентер и его коллеги сообщают, что теперь они сократили число биохимических инструкций в этом организме до абсолютного минимума. После долгой серии испытаний и ошибочных экспериментов, микроб Mycoplasma, теперь названный Syn 3.0, может оперировать только 473 генами - около половины числа, встречающегося у бактерий в дикой природе, и примерно на 50 меньше, чем в родственном виде Mycoplasma genitalium, которая имеет наименьший набор генов у самостоятельного организма из известных науке. Для сравнения, более сложные организмы, такие растения и животные, могут иметь много десятков тысяч генов, управляющих их биологией. Доктор Вентер и его коллеги преследуют идею минимального генома уже 20 лет. Их ранние исследования предполагали, что наименьшее число генов может составлять около 300. Но, закрепляя необходимые гены Sin 3.0, учёные из штата Калифорния обнаружили, что реальное число гораздо выше.

Обязательный компонент

Ученые говорят, что теперь стали признавать роль многих «квази-существенных» генов - тех, которые необходимы для устойчивого роста, но не абсолютно необходимы для жизни. Фильтрация также сохранила гены, которые выполняют жизненно важную функцию, являясь резервными копиями друг друга; таким образом, один или другой из пары генов можно рассматривать как лишний, но один точно должен остаться, или организм умрет. Доктор Вентер использует метафору из авиации: "Если вы ничего не знаете о самолетах и смотрите на Boeing 777, и вы пытаетесь выяснить функцию частей только путем удаления их, и когда вы снимете двигатель с правого крыла - самолет все еще сможет летать и приземляться. Таким образом, вы могли бы сказать, что это несущественный компонент, но вы не откроете для себя его существенность, пока не удалите второй. И это снова и снова происходит в биологии, где что-то кажется нам несущественным компонентом, пока мы не удаляем его двойника".

Из 473 необходимых генов Syn 3.0, 149 являются тайной - команда не знает их функцию, и продолжаются эксперименты, призванные закрыть этот пробел в знаниях. Ученые подчеркивают, что этот минимальный геном относится только к их полусинтетическому организму. Контекст - это все. Другие микроорганизмы будут жить в других типах окружающей среды, с другими способами осуществления жизнедеятельности. Бактерия, которая питает себя с помощью солнечного света и фотосинтеза не будет иметь тот же основной набор генов, что и, например, организм, который перерабатывает метан для получения его химической энергии.

Фото: Крейг Вентер известен за свои попытки расшифровать геном человека

Стартовая позиция

Лоуренс Херст - профессор эволюционной генетики в Университете Бат, Великобритания. Его команда заявила, что в 2006 году исследование минимальных геномов недооценивало, что именно имеет важное значение в клетке. "Было приятно видеть, что наш прогноз, что минимальный геном будет больше, чем прогнозировалось ранее из-за скрытых важных генов, действительно подтвердился. Это произошло потому, что часто есть два пути, ведущие в одно и тоже место", - сказал он BBC News. "Подобно тому, как вы можете закрыть файл на компьютере, перейдя в строке меню и нажав кнопку "выйти" или нажимая на клавиатуре "Ctrl+Q", геномы имеют два способа, чтобы делать одно и то же. Вы можете избавиться только от одного, чтобы сохранить функциональность. Как только один теряется, другой становится необходимым. "Если заглядывать в будущее, это может проложить путь к новой форме синтетической биологии, в которой геномы разрабатывают, а не просто модифицируют. Возможности захватывающие, но является ли это лучшим и наиболее экономически эффективным способом, ещё предстоит увидеть. "Полный анализ схемы по которой работает такая простая система, тем не менее, станет отличной стартовой позицией для предсказания, какие изменения могут быть успешно применены."


Источник: BBC News





close Не показывать больше
Теперь читать новости на мобильном телефоне стало ещё удобнее
Скачай новое приложение obzor.press и всегда будь в курсе последних событий!