Британские исследователи из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета совершили прорыв в области биотехнологий, создав синтетическую бактерию кишечной палочки Escherichia coli с существенно сокращённым генетическим кодом. Уникальный штам, получивший название Syn57, имеет геном, в котором используется лишь 57 из 64 возможных кодонов.
Об этом сообщает ProIT
Как создавали минимальный геном кишечной палочки
Генетический код организмов состоит из 64 кодонов, каждый из которых представляет собой триплет нуклеотидов в ДНК или РНК. Именно эти кодоны обеспечивают клеткам инструкции для синтеза белков, определяя последовательность аминокислот. Однако для синтеза белков достаточно лишь 20 аминокислот, поэтому многие кодоны дублируют функции друг друга.
Во время создания Syn57 учёные удалили из генома часть избыточных кодонов: четыре из шести кодонов для аминокислоты серина, два из четырёх для аланина и один стоп-кодон. В тех местах, где эти кодоны встречались, их заменили синонимичными, выполняющими ту же функцию. Для редактирования генома потребовалось осуществить более 101 тысячи изменений. Этапы разработки планировали на компьютере, разбивая геном на фрагменты по 100 килобайт, после чего постепенно тестировали и собирали синтетический геном в единый организм.
Потенциал Syn57 и защита от вирусов
Уникальность Syn57 заключается не только в минимализированном геноме. Из-за удаления части кодонов этот штам создаёт «пространство» для добавления новых, неканонических аминокислот, что может стать основой для разработки инновационных биоматериалов и расширения генетического кода.
“Syn57 имеет больше пространства для введения дополнительных неканонических аминокислот, что открывает большие возможности для дальнейшего расширения генетического кода. Это позволит исследователям разрабатывать инновационные синтетические полимеры и макроциклы”, — говорится в пресс-релизе команды британских исследователей.
Кроме того, «неканонический» генетический код Syn57 практически не считывается природными микробами и вирусами, что делает бактерию устойчивой к заражениям. Такая способность особенно важна для промышленного производства бактериальных белков, поскольку вирусные вспышки могут приводить к значительным экономическим потерям. Также подобные синтетические штаммы способны предотвращать неконтролируемое распространение модифицированных генов в природной среде, что имеет большое значение для экологической безопасности.
Научная статья с детальными результатами исследования опубликована в журнале Science.