Британські дослідники з Лабораторії молекулярної біології Медичної дослідницької ради здійснили прорив у сфері біотехнологій, створивши синтетичну бактерію кишкової палички Escherichia coli із суттєво скороченим генетичним кодом. Унікальний штам, що отримав назву Syn57, має геном, у якому використовується лише 57 із 64 можливих кодонів.
Про це розповідає ProIT
Як створювали мінімальний геном кишкової палички
Генетичний код організмів складається з 64 кодонів, кожен з яких являє собою триплет нуклеотидів у ДНК або РНК. Саме ці кодони забезпечують клітинам інструкції для синтезу білків, визначаючи послідовність амінокислот. Проте для синтезу білків достатньо лише 20 амінокислот, тому чимало кодонів дублюють функції один одного.
Під час створення Syn57 науковці видалили з геному частину надлишкових кодонів: чотири з шести кодонів для амінокислоти серин, два з чотирьох для аланіну та один стоп-кодон. У тих місцях, де ці кодони зустрічалися, їх замінили синонімічними, що виконують ту ж функцію. Для редагування геному знадобилося здійснити понад 101 тисячу змін. Етапи розробки планували на комп’ютері, розбиваючи геном на фрагменти по 100 кілобайт, після чого поступово тестували й збирали синтетичний геном у єдиний організм.
Потенціал Syn57 і захист від вірусів
Унікальність Syn57 полягає не лише в мінімалізованому геномі. Через видалення частини кодонів цей штам створює «простір» для додавання нових, неканонічних амінокислот, що може стати основою для розробки інноваційних біоматеріалів і розширення генетичного коду.
“Syn57 має більше простору для введення додаткових неканонічних амінокислот, що відкриває великі можливості для подальшого розширення генетичного коду. Це дозволить дослідникам розробляти інноваційні синтетичні полімери та макроцикли”, — йдеться у прес-релізі команди британських дослідників.
Окрім цього, «неканонічний» генетичний код Syn57 практично не зчитується природними мікробами й вірусами, що робить бактерію стійкою до заражень. Така властивість особливо важлива для промислового виробництва бактеріальних білків, оскільки вірусні спалахи можуть призводити до значних економічних втрат. Також подібні синтетичні штами здатні запобігати неконтрольованому поширенню модифікованих генів у природному середовищі, що має велике значення для екологічної безпеки.
Наукова стаття з детальними результатами дослідження опублікована у журналі Science.